Транзистор для чайников: Как работает транзистор [ПРОСТО И КРАТКО]

для чего он нужен, как его открыть, схемы

Для того чтобы быстро изменить силу тока в усилительных схемах, лампочках или электрических двигателях применяют транзисторы. Они умеют ограничивать силу тока плавно и постепенно или специальным методом «импульс-пауза». Второй способ особо часто используется при широтно-импульсной модуляции и управления. Если используется мощный источник тока, то транзистор проводит его через себя и регулирует параметр слабым значением. Если тока маловато, то используют сразу несколько транзисторов, обладающих большей чувствительностью. Соединять в таком случае их нужно каскадным образом. В этой статье будет рассмотрено, как открыть полевой транзистор, какой принцип работы полевого транзистора для чайников и какие обозначения выводов полевой транзистор имеет.

Что это такое

Полевой транзистор — это радиоэлемент полупроводникового типа. Он используется для усиления электросигнала. В любом цифровом приборе схема с полевым транзистором исполняет роль ключа, который управляет переключением логических элементов прибора. В этом случае использование ПТ является очень выгодным решением проблемы с точки зрения уменьшения размеров устройства и платы. Обусловлено это тем, что цепь управления радиокомпонентами требует не очень большой мощности, а значит, что на одном кристалле могут располагаться тысячи и десятки тысяч транзисторов.

Схема подключения электротранзистора полевого типа

Материалами, из которых делают полупроводниковые элементы и транзисторы в том числе, являются:

• Фосфид индия;
• Нитрид галлия;
• Арсенид галлия;
• Карбид кремния.

График области насыщения электротранзистора

Важно! Полевые транзисторы также называют униполярными, так как при протекания через них электротока используется только один вид носителей.

Характеристики полевого транзистора

Основными характеристики полевого транзистора являются:

• Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность;
• Максимально допустимая рабочая частота;
• Напряжение сток-исток;
• Напряжение затвор-сток;
• Напряжение затвор-исток;
• Максимально допустимый ток стока;
• Ток утечки затвора;
• Крутизна характеристики;
• Начальный ток стока;
• Емкость затвор-исток;
• Входная ёмкость;
• Выходная ёмкость;
• Проходная ёмкость;
• Выходная мощность;
• Коэффициент шума;
• Коэффициент усиления по мощности.

Характеристика напряженности поля заряда

Как он работает

Полевой транзистор включает нескольких составных элементов — истока (источника носителя заряда наподобие эмиттера на биполярном элементе), стока (приемника заряда по аналогии с коллектором) и затвора (управляющего электрода наподобие сетки в лампах или базы). Работа первых двух очевидна и состоит в генерации и приеме носителя электрозаряда, среди которых электроны и дырки. Затвор же нужен в первую очередь для управления электротоком, который протекает через ПТ. То есть, получается классического вида триод с катодом, анодом и электродом управляющего типа.

Когда происходит подача напряжения на затвор, возникает электрополе, которое изменяет ширину определенных переходов и влияет на параметр электротока, протекающего от истока к стоку. Если управляющее напряжение отсутствует, то ничто не будет препятствовать потоку носителей заряда в виде электронов. Когда напряжение управления повышается, то канал, по которому движутся электроны или дырки, наоборот, уменьшается, а при достижении некоего предела закрывается совсем, и полевой транзистор входит в так называемый режим отсечки. Именно эта характеристика ПТ делает возможным их применение в качестве ключей.

Подключение нагрузки к электротранзистору для его открытия

Свойства усиления электротока этого радиокомпонента обусловлены тем, что сильный электрический ток, который протекает от истока к стоку, повторяет все динамические характеристика напряжения, прикладываемого к затвору. Другим языком, с выхода этого усилителя берется абсолютно такой же по форме сигнал, как и на электроде управления, только более сильный.

Строение ПТ (униполярного транзистора) немного отличается от биполярного. А именно тем, что электричество в нем пере пересекает определенные переходные зоны. Электрозаряды совершают движение по участку регуляции, который называется затвором. Его пропускная способность регулируется параметром напряжения.

Виды электротранзисторов полевого типа с маркировкой

Важно! Пространство зон транзистора под действием электрического поля уменьшается и увеличивается. Исходя из этого изменяется количество носителей зарядов — от их полного отсутствия до переизбытка.

Для чего нужен

ПТ нужны для того, чтобы управлять выходным током с помощью создаваемого электрического поля и изменять его важнейшие параметры. Структуры, созданные на основе полевого транзистора, часто используются в интегральных схемах цифрового и аналогового вида.

n- и p-канальные электротранзисторы

Именно за счет полевого управления, эти транзисторы воздействуют на величину приложенного к их затвору напряжения. Это отличает их от биполярных транзисторов, которые управляются током, который протекает через их базу. ПТ потребляют значительно меньшее количество электроэнергии, что и определило их популярность при использовании в ждущих и следящих устройствах, а также интегральных схемах малого потребления ( при организации спящего режима).

Важно! Одними из наиболее известных устройств, основанных на действии полевых транзисторов, являются пульты управления от телевизора, наручные часы электронного типа. Эти устройства за счет своего строения и применения ПТ могут годами работать от одного крошечного источника питания в виде батарейки.

Схематический вид электротранзистора полевого типа

Как открыть полевой транзистор

Для того чтобы полностью открыть полевой транзистор и запустить его работы в режиме ключа, напряжение базы-эмиттера должно быть больше 0,6-0,7 Вольт. Также сила электротока, текущая через базу должна быть такой, чтобы он мог спокойно протекать через коллектор-эмиттер без каких-либо препятствий. В идеальном случае, сопротивление через коллектор-эмиттер должно быть равным нулю, в реальности же оно будет иметь сотые доли Ома. Такой режим называется «режимом насыщения транзистора».

Режим насыщения элемента через транзистор

Как видно на схеме, коллектор и эмиттер находятся в режиме насыщения и соединены накоротко, что позволяет лампочке гореть «на полную».

Схема (структура)

На схеме ниже можно увидеть примерное строение транзистора полярного типа. Его выводы соединены с металлизированными участками затвора, истока и стока. Схема изображает именно p канальное устройство, затвором которого является n-слой. Он имеет гораздо меньшее удельное сопротивление, чем канальная область p-слоя. Область же перехода n-p в большей степени находится в p-слое.

Схематическое изображение электротранзистора с n-p каналами

Как подключить

Все зависит от того, каким именно образом полевой транзистор будет включаться в усилительный каскад. Таких способа есть три:

• С общим истоком;
• С общим стоком;
• С общим затвором.

Схемы включения полевого электротранзистора в цепи

Их различия заключаются в том, что они используют различные электроды подаются питающим напряжением и к каким электроцепям присоединен источник сигнала и нагрузка для него.

Общий исток наиболее часто используется для достижения максимального усиления сигнала входа. Общий сток используется для устройств согласования, потому что усиление там используется небольшое, но сигналы входа и выхода аналогичны по фазе. Схема с общим затвором применяется чаще всего в усилителях высокой частоты. При таком способе подключения полоса пропускания намного шире, чем в других способах.

Конструкция полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа

Таким образом, полевой транзистор это очень важный полупроводниковый радиоэлемент, который способен управлять сопротивлением канала электротока путем воздействия на него поперечного электрического поля, создаваемого напряжением затвора.

Основы электроники для чайников: что такое транзистор и как он работает | Антиплагиату.НЕТ

Несмотря на то, что электроника окружает человека повсюду, мало кто задумывается о том, что это такое, и как именно это работает. Все достаточно просто и понятно, если вникнуть в основы.

Электроника – наука, основанная при взаимодействии таких отраслей, как физика и техника. Основное направление – подробное изучение взаимодействия электронов и магнитного поля. На основе полученных знаний создаются электротехнические устройства, оборудование, приборы и техника.

Транзистор: что это такое и зачем он нужен?

Транзистор – прибор, исполняющий роль полупроводника при управлении электрическим током. Прибор используется в каждой современной схеме: в электронно-вычислительной технике, медиа-аппаратуре, бытовых приборах.

внешний вид транзисторов

внешний вид транзисторов

Пора, когда микросхемы советского производства были признанными самыми большими в мире, подошла к завершению: размер самого маленького современного транзистора – нанометр.

Однако, есть и габаритные модели, использования которых требуют области промышленности и энергетики.

Транзисторы делятся на две группы:

1. Биполярные и полярные.

2. Прямой или обратной проводимости. Транзисторы прямой проводимости имеют обозначение p-n-p, приборы обратной проводимости обозначаются n-p-n.

Следует обратить внимание, что в основе работы прибора, независимо от его типа, лежит общий принцип.

Носителями заряда в полупроводниковом приборе являются дырки (positive) и электроны (negative).

Основные характеристики транзистора

При изучении принципов работы транзистора следует обратить внимание на такие технические характеристики, как:

• · Исходный полупроводниковый материал: германиевые, кремниевые, из арсенида галлия.
• · Структура: прямой или обратной проводимости.
• · Мощность: малой, средней мощности и мощные транзисторы.
• · Максимальное напряжение: общего применения, высоковольтные.
• · Частоты: низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные.

Принципы работы транзистора

Для того чтобы разобраться, как именно строится работа транзистора, рекомендуется изучить особенности биполярного прибора, который пользуется наибольшей популярностью среди пользователей.

Биполярный транзистор – кристалл полупроводника. Как правило, используются или кремний, или германий. Он делится на три зоны, у каждой из которых – разный уровень теплопроводности: коллектор, база, эмиттер.

У прибора есть несколько режимов работы, каждый из которых напоминает работу водопроводного вентиля или крана. Отличие лишь в том, что в роли воды выступает электрический ток.

Транзистор может пребывать в одном из двух состояний: рабочее, когда прибор открыт, и состояние покоя, когда прибор закрыт.

Ток не поступает через транзистор при условии, что прибор закрыт и находится в состоянии покоя. Если же на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и через эмиттер-коллектор поступает большой ток.

Физические процессы в транзисторе

Разобраться в том, почему транзистор открывается и закрывается, достаточно просто.

За основу берется биполярный транзистор обратной проводимости.

Если источник питания будет подключен между коллектором и эмиттером, к плюсу начнут притягиваться электроны коллектора. Однако, в таком случае между коллектором и эмиттером не будет электрического тока. Помехой является слой базы и эмиттера.

При условии, что между базой и эмиттером будет подключен дополнительный источник питания, поступающие из области эмиттера n-электроны смогут проникнуть в область баз. В результате такого действия область базы обогатится свободными электронами: определенная их часть будет комбинироваться с дырками, другая часть будет двигаться по направлению к плюсу базы, а третья, наибольшая часть, переместится в сторону коллектора.

Именно по такому принципу открывается транзистор, в результате чего в нем протекает электрический ток эмиттер-коллектор.

В случае увеличения напряжения повышается и поток тока коллектора-эмиттера.

Возрастание потока увеличивается даже в условиях малого изменения управляющего напряжения в большую сторону.

Именно по такому принципу строится работа транзистора, установленного в усилителе.

В случае, когда необходимо в короткие сроки произвести расчет мощности усилителя на биполярном транзисторе, это не составит большого труда ни для новичка, ни для профессионального электрика.

Остались вопросы или нужна помощь, есть замечания по данной статье пишите в комментариях будем рады подискутировать, так же подписывайтесь на наш канал или другие соц сети:

ПОДПИСАТЬСЯ НА КАНАЛ I НАШ САЙТ I ГРУППА ВКОНТАКТЕ

Как работает мультивибратор на транзисторах для чайников. Мигалки на светодиодах и транзисторных мультивибраторах (6 схем). Мультивибратор в своем исполнении

представляет собой генератор импульсов практически прямоугольной формы, созданный в виде усилительного элемента с цепью положительно-обратной связью. Существуют два типа мультивибраторов.

Первым типом являются автоколебательные мультивибраторы, которые не имеют устойчивого состояния. Различают два типа: симметричный – у него транзисторы одинаковы и также одинаковы параметры симметричных элементов. В результате этого две части периода колебаний равны между собой, а скважность равна двум. Если же параметры элементов не равны, то это уже будет несимметричный мультивибратор.

Второй тип это ждущие мультивибраторы, которые обладают состоянием устойчивого равновесия и нередко их именуют еще одновибратором. Применение мультивибратора в различных радиолюбительских устройствах довольно распространено.

Описание работы мультивибратора на транзисторах

Принцип работы проанализируем на примере следующей схемы.

Легко заметить, что она практически копирует принципиальную схему симметричного триггера. Различие только в том, что связи между блоками переключения, как прямая, так и обратная, осуществлены по переменному току, а не по постоянному. Это кардинально изменяет особенности устройства, так как в сравнении с симметричным триггером у схемы мультивибратора нет стабильных состояний равновесия, в которых он мог бы находиться продолжительное время.

Взамен этого имеются два состояния квазиустойчивого равновесия, благодаря чему устройство находится в каждом из них строго определенное время. Каждый такой промежуток времени определяется переходными процессами, происходящими в схеме. Функционирование устройства заключается к постоянной смене данных состояний, что сопровождается появлением на выходе напряжения, очень напоминающее по форме прямоугольное.

По сути своей симметричный мультивибратор представляет собой двухкаскадный усилитель, причем схема построена, так что выход первого каскада соединен с входом второго. Вследствие этого после подачи питания на схему, обязательно получается, так что один из открыт, а другой находится в закрытом состоянии.

Допустим, что транзистор VT1 открыт и находится в состоянии насыщения током, идущим через резистор R3. Транзистор VT2, как уже было сказано выше, закрыт. Теперь в схеме происходят процессы, связанные с перезарядом конденсаторов C1 и C2. Первоначально конденсатор C2 абсолютно разряжен и вслед за насыщением VT1 происходит постепенная зарядка его через резистор R4.

Поскольку конденсатор C2 шунтирует коллектор-эммитерный переход транзистора VT2 через эммитерный переход транзистора VT1, то скорость его заряда определяет скорость изменения напряжения на коллекторе VT2. После заряда C2 транзистор VT2 закрывается. Продолжительность этого процесса (длительность фронта напряжения коллектора) можно вычислить по формуле:

t1a = 2,3*R1*C1

Также в работе схемы протекает и второй процесс, связанный с разрядом ранее заряженного конденсатора C1. Его разряд происходит через транзистор VT1, резистор R2 и источник питания. По мере разряда конденсатора на базе VT1 появляется положительный потенциал, и он начинает открываться. Данный процесс заканчивается после полного разряда C1. Длительность этого процесса (импульса) равна:

t2a = 0,7*R2*C1

По прошествии времени t2a транзистор VT1 будет заперт, а транзистор VT2 будет в насыщении. После этого процесс повторится по аналогичной схеме и длительность интервалов следующих процессов можно рассчитать также по формулам:

t1b = 2,3*R4*C2 и t2b = 0,7*R3*C2

Для определения частоты колебаний мультивибратора справедливо следующее выражение:

f = 1/ (t2a+t2b)

Мультивибратор является, чуть ли не самым популярным устройством у начинающих радиолюбителей. И недавно мне пришлось собрать таковое по просьбе одного человека. Хотя мне это уже не интересно, но все-таки не поленился и оформил изделие в статью для начинающих. Хорошо когда в одном материале есть вся информация для сборки. очень простая и полезная штука, которая не требует отладки и позволяет наглядно изучить принципы работы транзисторов, резисторов, конденсаторов и светодиодов. А так же, если устройство не заработает, попробовать себя в роли регулировщика-отладчика. Схема не нова, строиться по типовому принципу, а детали можно найти где угодно. Уж очень они распространены.

Схема

Теперь что нам понадобиться из радиоэлементов для сборки:

• 2 резистора 1 кОм
• 2 резистора 33 кОм
• 2 конденсатора 4.7 мкФ на 16 вольт
• 2 транзистора КТ315 с любыми буквами
• 2 светодиода на 3-5 вольт
• 1 источник питания типа «крона» 9 вольт

Если вам не удалось найти нужных деталей, не огорчайтесь. Данная схема не критична к номиналам. Достаточно поставить приближённые значения, на работе в целом это никак не скажется. Влияет лишь на яркость и частоту мигания светодиодов. Время мигания напрямую зависит от ёмкости конденсаторов. Транзисторы можно установить подобные маломощные n-p-n структуры. Печатную плату делаем . Размер кусочка текстолита 40 на 40 мм, можно взять и с запасом.

Файл для печати формата.lay6 качаем . Для того чтоб при монтаже было допущено как можно меньше ошибок, нанёс позиционные обозначения на текстолит. Это помогает не путаться при сборке и добавляет красоты в общий вид. Так выглядит готовая печатная плата, протравленная и просверленная:

Производим монтаж деталей в соответствии со схемой, это очень важно! Главное не перепутать цоколевку транзисторов и светодиодов. Пайке тоже стоит уделить должное внимание.

Поначалу она может быть не такой изящной как промышленная, но это и не нужно. Главное обеспечить хороший контакт радиоэлемента с печатным проводником. Для этого детали перед пайкой обязательно лудим. После того как компоненты установлены и запаяны, ещё раз всё проверяем и протираем плату от канифоли спиртом. Примерно так должно смотреться готовое изделие:

Если всё было сделано грамотно, то при подаче питания мультивибратор начинает мигать. Цвет светодиодов вы выбираете сами. Для наглядности предлагаю посмотреть видео.

Видеоролик мультивибратора

Ток потребления нашей «мигалки» составляет всего лишь 7,3 мА. Это позволяет питать данный экземпляр от «кроны » довольно длительное время. В целом всё безотказно и познавательно, а главное предельно просто! Желаю добра и успехов в ваших начинаниях! Готовил материал Даниил Горячев (Alex1 ).

Обсудить статью СИММЕТРИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

Мультивибратор.

Первая схема — простейший мультивибратор. Не смотря не его простоту, область применения его очень широка. Ни одно электронное устройство не обходится без него.

На первом рисунке изображена его принципиальная схема.

В качестве нагрузки используются светодиоды. Когда мультивибратор работает — светодиоды переключаются.

Для сборки потребуется минимум деталей:

1. Резисторы 500 Ом — 2 штуки

2. Резисторы 10 кОм — 2 штуки

3. Конденсатор электролитический 47 мкФ на 16 вольт — 2 штуки

4. Транзистор КТ972А — 2 штуки

5. Светодиод — 2 штуки

Транзисторы КТ972А являются составными транзисторами, то есть в их корпусе имеется два транзистора, и он обладает высокой чувствительностью и выдерживает значительный ток без теплоотвода.

Когда вы приобретёте все детали, вооружайтесь паяльником и принимайтесь за сборку. Для проведения опытов не стоит делать печатную плату, можно собрать всё навесным монтажом. Спаивайте так, как показано на рисунках.

А уж как применить собранное устройство, пусть подскажет ваша фантазия! Например, вместо светодиодов можно поставить реле, а этим реле коммутировать более мощную нагрузку. Если изменить номиналы резисторов или конденсаторов – изменится частота переключения. Изменением частоты можно добиться очень интересных эффектов, от писка в динамике, до паузы на много секунд..

Фотореле.

А это схема простого фотореле. Это устройство с успехом можно применить где Вам угодно, для автоматической подсветки лотка DVD, для включения света или для сигнализации от проникновения в тёмный шкаф. Предоставлены два варианта схемы. В одном варианте схема активируется светом, а другом его отсутствием.

Работает это так: когда свет от светодиода попадает на фотодиод, транзистор откроется и начнёт светиться светодиод-2. Подстроечным резистором регулируется чувствительность устройства. В качестве фотодиода можно применить фотодиод от старой шариковой мышки. Светодиод — любой инфракрасный светодиод. Применение инфракрасного фотодиода и светодиода позволит избежать помех от видимого света. В качестве светодиода-2 подойдёт любой светодиод или цепочка из нескольких светодиодов. Можно применить и лампу накаливания. А если вместо светодиода поставить электромагнитное реле, то можно будет управлять мощными лампами накаливания, или какими-то механизмами.

На рисунках предоставлены обе схемы, цоколёвка(расположение ножек) транзистора и светодиода, а так же монтажная схема.

При отсутствии фотодиода, можно взять старый транзистор МП39 или МП42 и спилить у него корпус напротив коллектора, вот так:

Вместо фотодиода в схему надо будет включить p-n переход транзистора. Какой именно будет работать лучше – Вам предстоит определить экспериментально.

Усилитель мощности на микросхеме TDA1558Q.

Этот усилитель имеет выходную мощность 2 Х 22 ватта и достаточно прост для повторения начинающими радиолюбителями. Такая схема пригодится Вам для самодельных колонок, или для самодельного музыкального центра, который можно сделать из старого MP3 плеера.

Для его сборки понадобится всего пять деталей:

1. Микросхема — TDA1558Q

2. Конденсатор 0.22 мкФ

3. Конденсатор 0.33 мкФ – 2 штуки

4. Электролитический конденсатор 6800 мкФ на 16 вольт

Микросхема имеет довольно высокую выходную мощность и для её охлаждения понадобится радиатор. Можно применить радиатор от процессора.

Всю сборку можно произвести навесным монтажом без применения печатной платы. Сначала у микросхемы надо удалить выводы 4, 9 и 15. Они не используются. Отсчёт выводов идёт слева направо, если держать её выводами к себе и маркировкой вверх. Потом аккуратно распрямите выводы. Далее отогните выводы 5, 13 и 14 вверх, все эти выводы подключаются к плюсу питания. Следующим шагом отогните выводы 3, 7 и 11 вниз – это минус питания, или «земля». После этих манипуляций прикрутите микросхему к теплоотводу, используя теплопроводную пасту. На рисунках виден монтаж с разных ракурсов, но я всё же поясню. Выводы 1 и 2 спаиваются вместе – это вход правого канала, к ним надо припаять конденсатор 0.33 мкФ. Точно так же надо поступить с выводами 16 и 17. Общий провод для входа это минус питания или «земля».

Мультивибраторы – это еще одна форма осцилляторов. Генератор представляет собой электронную схему, которая способна поддерживать сигнал переменного тока на выходе. Он может генерировать прямоугольные, линейные или импульсные сигналы. Для колебания генератор должен удовлетворять двум условиям Баркгаузена:

Т коэффициент усиления контура он должен быть немного больше единицы.

Сдвиг фазы цикла должен быть 0 градусов или 360 градусов.

Для выполнения обоих условий генератор должен иметь некоторую форму усилителя, и часть его выхода должна быть регенерирована на вход. Если коэффициент усиления усилителя меньше единицы, схема не будет колебаться, а если она больше единицы, схема будет перегружена и будет давать искаженную форму волны. Простой генератор может генерировать синусоидальную волну, но не может генерировать прямоугольную волну. Прямоугольная волна может быть сформирована с помощью мультивибратора.

Мультивибратор – это форма генератора, которая имеет две ступени, благодаря которым мы можем получить выход из любого из состояний. Это в основном две схемы усилителя, скомпонованные с регенеративной обратной связью. При этом ни один из транзисторов не проводит одновременно. Одновременно только один транзистор проводит, а другой находится в выключенном состоянии. Некоторые схемы имеют определенные состояния; состояние с быстрым переходом называется процессами переключения, где происходит быстрое изменение тока и напряжения. Это переключение называется триггерным. Следовательно, мы можем запустить цепь внутри или снаружи.

Схемы имеют два состояния.

Одним из них является стабильное состояние, в котором цепь остается навсегда без какого-либо запуска.
Другое состояние является нестабильным: в этом состоянии схема остается в течение ограниченного периода времени без какого-либо внешнего запуска и переключается в другое состояние. Следовательно, использование многовибарторов осуществляется в двух состояниях цепей, таких как таймеры и триггеры.

Нестабильный мультивибратор с использованием транзистора

Это свободно работающий генератор, который непрерывно переключается между двумя нестабильными состояниями. При отсутствии внешнего сигнала транзисторы поочередно переключаются из состояния отключения в состояние насыщения на частоте, определяемой постоянными времени RC цепей связи. Если эти постоянные времени равны (R и C равны), то будет генерироваться прямоугольная волна с частотой 1 / 1,4 RC. Следовательно, нестабильный мультивибратор называется генератором импульсов или генератором прямоугольных импульсов. Чем больше значение базовой нагрузки R2 и R3 по отношению к нагрузке коллектора R1 и R4, тем больше коэффициент усиления по току и острее будет край сигнала.

Основным принципом работы нестабильного мультивибратора является небольшое изменение электрических свойств или характеристик транзистора. Это различие приводит к тому, что один транзистор включается быстрее, чем другой, когда питание подается в первый раз, что вызывает колебания.

Схема Объяснение

нестабильный мультивибратор состоит из двух поперечных связи усилителей RC.
Схема имеет два нестабильных состояния
Когда V1 = НИЗКИЙ и V2 = ВЫСОКИЙ, тогда Q1 ВКЛ и Q2 ВЫКЛ
Когда V1 = ВЫСОКИЙ и V2 = НИЗКИЙ, Q1 ВЫКЛ. и Q2 ВКЛ.
При этом R1 = R4, R2 = R3, R1 должно быть больше, чем R2
C1 = C2
При первом включении цепи ни один из транзисторов не включен.
Базовое напряжение обоих транзисторов начинает увеличиваться. Любой из транзисторов включается первым из-за разницы в легировании и электрических характеристиках транзистора.

Рис. 1: Принципиальная схема работы транзисторного нестабильного мультивибратора

Мы не можем сказать, какой транзистор проводит первым, поэтому мы предполагаем, что Q1 проводит первым, а Q2 выключен (C2 полностью заряжен).

Q1 проводит, а Q2 отключен, следовательно, VC1 = 0 В, так как весь ток на землю из-за короткого замыкания Q1, и VC2 = Vcc, так как все напряжение на VC2 падает из-за разомкнутой цепи TR2 (равно напряжению питания).
Из-за высокого напряжения VC2 конденсатор C2 начинает заряжаться через Q1 через R4, а C1 начинает заряжаться через R2 через Q1. Время, необходимое для зарядки C1 (T1 = R2C1), больше, чем время, необходимое для зарядки C2 (T2 = R4C2).
Так как правая пластина C1 подключена к базе Q2 и заряжается, значит, у этой пластины высокий потенциал, и когда она превышает напряжение 0,65 В, она включается Q2.
Поскольку C2 полностью заряжен, его левая пластина имеет напряжение -Vcc или -5V и подключена к базе Q1. Следовательно, он выключается Q2
TR Теперь TR1 выключен, и Q2 проводит, следовательно, VC1 = 5 В и VC2 = 0 В. Левая пластина C1 ранее находилась под напряжением -0,65 В, которое начинает подниматься до 5 В и подключается к коллектору Q1. C1 сначала разряжается от 0 до 0,65 В, а затем начинает заряжаться через R1 через Q2. Во время зарядки правая пластина С1 имеет низкий потенциал, который выключает Q2.
Правая пластина C2 подключена к коллектору Q2 и предварительно находится на + 5В. Таким образом, C2 сначала разряжается от 5 В до 0 В, а затем начинает заряжаться через сопротивление R3. Левая пластина C2 во время зарядки находится под высоким потенциалом, который включает Q1, когда достигает напряжения 0,65 В.

Рис. 2: Принципиальная схема работы транзисторного нестабильного мультивибратора

Теперь Q1 проводит, а Q2 выключен. Вышеуказанная последовательность повторяется, и мы получаем сигнал на обоих коллекторах транзистора, который не в фазе друг с другом. Для получения идеальной прямоугольной волны любым коллектором транзистора мы принимаем как сопротивление коллектора транзистора, базовое сопротивление, то есть (R1 = R4), (R2 = R3), а также то же значение конденсатора, что делает нашу схему симметричной. Следовательно, рабочий цикл для низкого и высокого значения выходного сигнала является тем же, который генерирует прямоугольную волну
Constant Постоянная времени формы сигнала зависит от базового сопротивления и коллектора транзистора. Мы можем рассчитать его период времени по: Постоянная времени = 0.693RC

Принцип действия мультивибратора на видео c объяснением

В этом видеоуроке канала Паяльник TV покажем, как взаимосвязаны элементы электрической цепи и познакомимся с происходящими в ней процессами. Первой схемой, на основе которой будет рассмотрен принцип работы, является схема мультивибратора на транзисторах. Схема может находиться в одном из двух состояний и периодически переходит из одного в другое.

Анализ 2-х состояний мультивибратора.

Всё, что мы наблюдаем сейчас, это два светодиода, которые поочерёдно мигают. Почему это происходит? Рассмотрим сначала первое состояние.

Первый транзистор VT1 закрыт, а второй транзистор полностью открыт и не препятствует протеканию коллекторного тока. Транзистор в этот момент находится в режиме насыщения, что позволяет снизить на нём падение напряжения. И поэтому правый светодиод горит в полную силу. Конденсатор C1 в первый момент времени был разряжен, и ток беспрепятственно проходил на базу транзистора VT2, полностью открывая его. Но спустя мгновение конденсатор начинает быстро заряжаться базовым током второго транзистора через резистор R1. После того, как он полностью зарядится (а как известно, полностью заряженный конденсатор не пропускает ток), то транзистор VT2 вследствие этого закрывается и светодиод гаснет.

Напряжение на конденсаторе C1 равно произведению базового тока на сопротивление резистора R2. Перенесемся во времени назад. Пока транзистор VT2 был открыт и правый светодиод горел, конденсатор C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии, начинает медленно разряжаться через открытый транзистор VT2 и резистор R3. Пока он не разрядился, напряжение на базе VT1 будет отрицательным, которое полностью запирает транзистор. Первый светодиод не горит. Получается, что к моменту затухания второго светодиода конденсатор C2 успевает разрядиться и переходит в готовность пропустить ток на базу первого транзистора VT1. К тому моменту, когда перестаёт гореть второй светодиод, загорается первый светодиод.

А во втором состоянии происходит всё то же самое, но наоборот, транзистор VT1 открыт, VT2 закрыт. Переход в другое состояние происходит тогда, когда конденсатор C2 разряжается, напряжение на нём уменьшается. Разрядившись полностью, он начинает заряжаться в обратную сторону. Когда напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1 достигнет напряжения, достаточного для его открывания, примерно 0,7 В, этот транзистор начнёт открываться и первый светодиод загорится.

Снова обратимся к схеме.

Через резисторы R1 и R4 происходит зарядка конденсаторов, а через R3 и R2 происходит разрядка. Резисторы R1 и R4 ограничивают ток первого и второго светодиода. От их сопротивления зависит не только яркость свечения светодиодов. Они также определяют время зарядки конденсаторов. Сопротивление R1 и R4 подбирается намного меньшее, чем R2 и R3, чтобы зарядка конденсаторов происходила быстрее, чем их разрядка. Мультивибратор используется для получения прямоугольных импульсов, которые снимаются с коллектора транзистора. При этом нагрузка подключается параллельно одному из коллекторных резисторов R1 или R4.

На графике представлены прямоугольные импульсы, вырабатываемые данной схемой. Одна из областей называется фронт импульса. Фронт имеет наклон, и чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем этот наклон будет больше.

Если в мультивибраторе использованы одинаковые транзисторы, конденсаторы одинаковой ёмкости, и если резисторы имеют симметричные сопротивления, то такой мультивибратор называется симметричным. Он имеет одинаковую длительность импульсов и длительность пауз. А если имеются различия в параметрах, то мультивибратор будет несимметричным. Когда мы подключаем мультивибратор к источнику питания, то в первый момент времени оба конденсатора разряжены, а значит на базу обоих конденсаторов поступит ток и появится неустановившийся режим работы, при котором должен открыться лишь один из транзисторов. Так как эти элементы схемы имеют некоторые погрешности номиналов и параметров, один из транзисторов откроется первым, и мультивибратор запустится.

Если вы захотите смоделировать данную схему в программе Multisim, то нужно выставить номиналы резисторов R2 и R3 так, чтобы их сопротивления отличались хотя бы на десятую часть Ома. То же самое проделайте с ёмкостью конденсаторов, иначе мультивибратор может не запуститься. При практической реализации данной схемы я рекомендую осуществлять питание напряжением от 3 до 10 Вольт, а параметры самих элементов сейчас вы узнаете. При условии, что используется транзистор КТ315. Резисторы R1 и R4 не оказывают влияния на частоту импульсов. В нашем случае они ограничивают ток светодиода. Сопротивление резисторов R1 и R4 можно взять от 300 Ом до 1кОм. Сопротивление резисторов R2 и R3 от 15 кОм до 200 кОм. Ёмкость конденсаторов от 10 до 100 мкФ. Представим таблицу со значениями сопротивлений и ёмкостей, в которой приведены примерная ожидаемая частота импульсов. То есть, чтобы получить импульс длительностью 7 секунд, то есть, длительность свечения одного светодиода, равная 7 секундам, нужно использовать резисторы R2 и R3 сопротивлением 100 кОм и конденсатора ёмкостью 100 мкФ.

Вывод.

Времязадающими элементами данной схемы являются резисторы R2, R3 и конденсаторы C1 и C2. Чем меньше их номиналы, тем чаще будут переключаться транзисторы, и тем чаще будут мерцать светодиоды.

Мультивибратор можно реализовать не только на транзисторах, но и на базе микросхем. Оставляйте свои комментарии, не забывайте подписаться на канал «Паяльник TV» на ютубе, чтобы не пропустить новые интересные видео.

Еще интересная о радиопередатчике.

В данной статье расскажем про мультивибратор, как он работает, способы подключения нагрузки на мультивибратор и расчёт транзисторного симметричного мультивибратора.

Мультивибратор — это простой генератор прямоугольных импульсов, который работает в режиме автогенератора. Для его работы необходимо лишь питание от батареи, или другого источника питания. Рассмотрим самый простой симметричный мультивибратор на транзисторах. Схема его представлена на рисунке. Мультивибратор может быть усложнён в зависимости от необходимых выполняемых функций, но все элементы, представленные на рисунке, являются обязательными, без них мультивибратор работать не будет.

Работа симметричного мультивибратора основана на зарядно-разрядных процессах конденсаторов, образующих совместно с резисторами RC-цепочки.

О том, как работают RC-цепочки, я писал ранее в своей статье Конденсатор , которую вы можете почитать на моём сайте. На просторах интернета если и находишь материал о симметричном мультивибраторе, то он излагается кратко, и не доходчиво. Это обстоятельство не позволяет начинающим радиолюбителям что-либо понять, а только помогает опытным электронщикам что-либо вспомнить. По просьбе одного из посетителей моего сайта я решил исключить этот пробел.

Как работает мультивибратор?

В начальный момент подачи питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, поэтому их сопротивление току мало. Малое сопротивление конденсаторов приводит к тому, что происходит «быстрое» открывание транзисторов, вызванное протеканием тока:

— VT2 по пути (показано красным цветом): «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление разряженного С1 > базово-эмиттерный переход VT2 > — источника питания»;

— VT1 по пути (показано синим цветом): «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление разряженного С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания».

Это является «неустановившимся» режимом работы мультивибратора. Длится он в течение очень малого времени, определяемого лишь быстродействием транзисторов. А двух абсолютно одинаковых по параметрам транзисторов, не существует. Какой транзистор откроется быстрее, тот и останется открытым — «победителем». Предположим, что на нашей схеме это оказался VT2. Тогда, через малое сопротивление разряженного конденсатора С2 и малое сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода VT2, база транзистора VT1 окажется замкнута на эмиттер VT1. В результате транзистор VT1 будет вынужден закрыться — «стать побеждённым».

Поскольку транзистор VT1 закрыт, происходит «быстрый» заряд конденсатора С1 по пути: «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление разряженного С1 > базово-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Этот заряд происходит почти до напряжения источника питания.

Одновременно происходит заряд конденсатора С2 током обратной полярности по пути: «+ источника питания > резистор R3 > малое сопротивление разряженного С2 > коллекторно-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Длительность заряда определяется номиналами R3 и С2. Они и определяют время, при котором VT1 находится в закрытом состоянии.

Когда конденсатор С2 зарядится до напряжения приблизительно равным напряжению 0,7-1,0 вольт, его сопротивление увеличится и транзистор VT1 откроется напряжением приложенным по пути: «+ источника питания > резистор R3 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». При этом, напряжение заряженного конденсатора С1, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT1 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT2 обратной полярностью. В результате VT2 закроется, а ток, который ранее проходил через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT2 побежит по цепи: «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». По этой цепи произойдёт быстрый перезаряд конденсатора С2. С этого момента начинается «установившийся» режим автогенерации.

Работа симметричного мультивибратора в «установившемся» режиме генерации

Начинается первый полупериод работы (колебания) мультивибратора.

При открытом транзисторе VT1 и закрытом VT2, как я только что написал, происходит быстрый перезаряд конденсатора С2 (от напряжения 0,7…1,0 вольта одной полярности, до напряжения источника питания противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R4 > малое сопротивление С2 > базово-эмиттерный переход VT1 > — источника питания». Кроме того, происходит медленный перезаряд конденсатора С1 (от напряжения источника питания одной полярности, до напряжения 0,7…1,0 вольта противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R2 > правая обкладка С1 >левая обкладка С1 > коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT1 > — -источника питания».

Когда, в результате перезаряда С1, напряжение на базе VT2 достигнет значения +0,6 вольта относительно эмиттера VT2, транзистор откроется. Поэтому, напряжение заряженного конденсатора С2, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT2 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT1 обратной полярностью. VT1 закроется.

Начинается второй полупериод работы (колебания) мультивибратора.

При открытом транзисторе VT2 и закрытом VT1 происходит быстрый перезаряд конденсатора С1 (от напряжения 0,7…1,0 вольта одной полярности, до напряжения источника питания противоположной полярности) по цепи: «+ источника питания > резистор R1 > малое сопротивление С1 > базо-эмиттерный переход VT2 > — источника питания». Кроме того, происходит медленный перезаряд конденсатора С2 (от напряжения источника питания одной полярности, до напряжения 0,7…1,0 вольта противоположной полярности) по цепи: «правая обкладка С2 > коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT2 > — источника питания > + источника питания > резистор R3 > левая обкладка С2». Когда напряжение на базе VT1 достигнет значения +0,6 вольта относительно эмиттера VT1, транзистор откроется. Поэтому, напряжение заряженного конденсатора С1, через открытый коллекторно-эмиттерный переход VT1 окажется приложенным к эмиттерно-базовому переходу транзистора VT2 обратной полярностью. VT2 закроется. На этом, второй полупериод колебания мультивибратора заканчивается, и снова начинается первый полупериод.

Процесс повторяется до момента отключения мультивибратора от источника питания.

Способы подключения нагрузки к симметричному мультивибратору

Прямоугольные импульсы снимаются с двух точек симметричного мультивибратора – коллекторов транзисторов. Когда на одном коллекторе присутствует «высокий» потенциал, то на другом коллекторе – «низкий» потенциал (он отсутствует), и наоборот – когда на одном выходе «низкий» потенциал, то на другом — «высокий». Это наглядно показано на временном графике, изображённом ниже.

Нагрузка мультивибратора должна подключаться параллельно одному из коллекторных резисторов, но ни в коем случае не параллельно транзисторному переходу коллектор-эмиттер. Нельзя шунтировать транзистор нагрузкой. Если это условие не выполнять, то как минимум — изменится длительность импульсов, а как максимум – мультивибратор не будет работать. На рисунке ниже показано, как подключить нагрузку правильно, а как не надо это делать.

Для того, чтобы нагрузка не влияла на сам мультивибратор, она должна иметь достаточное входное сопротивление. Для этого обычно применяют буферные транзисторные каскады.

На примере показано подключение низкоомной динамической головки к мультивибратору . Добавочный резистор повышает входное сопротивление буферного каскада, и тем самым исключает влияние буферного каскада на транзистор мультивибратора. Его значение должно не менее, чем в 10 раз превышать значение коллекторного резистора. Подключение двух транзисторов по схеме «составного транзистора» значительно усиливает выходной ток. При этом, правильным является подключение базово-эмиттерной цепи буферного каскада параллельно коллекторному резистору мультивибратора, а не параллельно коллекторно-эмиттерному переходу транзистора мультивибратора.

Для подключения к мультивибратору высокоомной динамической головки буферный каскад не нужен. Головка подключается вместо одного из коллекторных резисторов. Должно выполняться единственное условие – ток, идущий через динамическую головку не должен превышать максимальный ток коллектора транзистора.

Если вы хотите подключить к мультивибратору обычные светодиоды – сделать «мигалку», то для этого буферные каскады не требуются. Их можно подключить последовательно с коллекторными резисторами. Связано это с тем, что ток светодиода мал, и падение напряжения на нём во время работы не более одного вольта. Поэтому они не оказывают никакого влияния на работу мультивибратора. Правда это не относится к сверхярким светодиодам, у которых и рабочий ток выше, и падение напряжения может быть от 3,5 до 10 вольт. Но в этом случае есть выход – увеличить напряжение питания и использовать транзисторы с большой мощностью, обеспечивающей достаточный ток коллектора.

Обратите внимание, что оксидные (электролитические) конденсаторы подключаются плюсами к коллекторам транзисторов. Связано это с тем, что на базах биполярных транзисторов напряжение не поднимается выше 0,7 вольта относительно эмиттера, а в нашем случае эмиттеры – это минус питания. А вот на коллекторах транзисторов напряжение изменяется почти от нуля, до напряжения источника питания. Оксидные конденсаторы не способны выполнять свою функцию при их подключении обратной полярностью. Естественно, если вы будете применять транзисторы другой структуры (не N-P-N, a P-N-P структуры), то кроме изменения полярности источника питания, необходимо развернуть светодиоды катодами «вверх по схеме», а конденсаторы – плюсами к базам транзисторов.

Разберёмся теперь, какие параметры элементов мультивибратора задают выходные токи и частоту генерации мультивибратора?

На что влияют номиналы коллекторных резисторов? Я встречал в некоторых бездарных интернетовских статьях, что номиналы коллекторных резисторов незначительно, но влияют на частоту мультивибратора. Всё это полная чушь! При правильном расчёте мультивибратора, отклонение значений этих резисторов более чем в пять раз от расчётного, не изменит частоты мультивибратора. Главное, чтобы их сопротивление было меньше базовых резисторов, потому, что коллекторные резисторы обеспечивают быстрый заряд конденсаторов. Но зато, номиналы коллекторных резисторов являются главными для расчёта потребляемой мощности от источника питания, значение которой не должно превышать мощность транзисторов. Если разобраться, то при правильном подключении они даже на выходную мощность мультивибратора прямого влияния не оказывают. А вот длительность между переключениями (частота мультивибратора) определяется «медленным» перезарядом конденсаторов. Время перезаряда определяется номиналами RC цепочек – базовых резисторов и конденсаторов (R2C1 и R3C2).

Мультивибратор, хоть и называется симметричным, это относится только к схемотехнике его построения, а вырабатывать он может как симметричные, так и не симметричные по длительности выходные импульсы. Длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT1 определяется номиналами R3 и C2, а длительность импульса (высокого уровня) на коллекторе VT2 определяется номиналами R2 и C1.

Длительность перезаряда конденсаторов определяется простой формулой, где Тау – длительность импульса в секундах, R – сопротивление резистора в Омах, С – ёмкость конденсатора в Фарадах:

Таким образом, если вы уже не забыли написанное в этой статье на пару абзацев ранее:

При равенстве R2=R3 и С1=С2 , на выходах мультивибратора будет «меандр» — прямоугольные импульсы с длительностью равной паузам между импульсами, который вы видите на рисунке.

Полный период колебания мультивибратора – T равен сумме длительностей импульса и паузы:

Частота колебаний F (Гц) связана с периодом Т (сек) через соотношение:

Как правило, в интернете если и есть какие либо расчёты радиоцепей, то они скудные. Поэтому произведём расчёт элементов симметричного мультивибратора на примере .

Как и любые транзисторные каскады, расчёт необходимо вести с конца — выхода. А на выходе у нас стоит буферный каскад, потом стоят коллекторные резисторы. Коллекторные резисторы R1 и R4 выполняют функцию нагрузки транзисторов. На частоту генерации коллекторные резисторы никакого влияния не оказывают. Они рассчитываются исходя из параметров выбранных транзисторов. Таким образом, сначала рассчитываем коллекторные резисторы, потом базовые резисторы, потом конденсаторы, а затем и буферный каскад.

Порядок и пример расчёта транзисторного симметричного мультивибратора

Исходные данные:

Питающее напряжение Uи.п. = 12 В .

Необходимая частота мультивибратора F = 0,2 Гц (Т = 5 секунд) , причём длительность импульса равна 1 (одной) секунде.

В качестве нагрузки используется автомобильная лампочка накаливания на 12 вольт, 15 ватт .

Как вы догадались, мы будем рассчитывать «мигалку», которая будет мигать один раз за пять секунд, а длительность свечения – 1 секунда.

Выбираем транзисторы для мультивибратора. Например, у нас имеются самые распространенные в Советские времена транзисторы КТ315Г .

Для них: Pmax=150 мВт; Imax=150 мА; h31>50 .

Транзисторы для буферного каскада выбирают исходя из тока нагрузки.

Для того, чтобы не изображать схему дважды, я уже подписал номиналы элементов на схеме. Их расчёт приводится далее в Решении.

Решение:

1. Прежде всего, необходимо понимать, что работа транзистора при больших токах в ключевом режиме наиболее безопасна для самого транзистора, чем работа в усилительном режиме. Поэтому расчёт мощности для переходного состояния в моменты прохождения переменного сигнала, через рабочую точку «В» статического режима транзистора — перехода из открытого состояния в закрытое и обратно проводить нет необходимости. Для импульсных схем, построенных на биполярных транзисторах, обычно рассчитывают мощность для транзисторов, находящихся в открытом состоянии.

Сначала определим максимальную рассеиваемую мощность транзисторов, которая должна составлять значение, на 20 процентов меньше (коэффициент 0,8) максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике. Но для чего нам загонять мультивибратор в жёсткие рамки больших токов? Да и от повышенной мощности потребление энергии от источника питания будет большим, а пользы мало. Поэтому определив максимальную мощность рассеивания транзисторов, уменьшим её в 3 раза. Дальнейшее снижение рассеиваемой мощности нежелательно потому, что работа мультивибратора на биполярных транзисторах в режиме слабых токов – явление «не устойчивое». Если источник питания используется не только для мультивибратора, либо он не совсем стабильный, будет «плавать» и частота мультивибратора.

Определяем максимальную рассеиваемую мощность:Pрас.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 150мВт = 120мВт

Определяем номинальную рассеиваевую мощность: Pрас.ном. = 120 / 3 = 40мВт

2. Определим ток коллектора в открытом состоянии: Iк0 = Pрас.ном. / Uи.п. = 40мВт / 12В = 3,3мА

Примем его за максимальный ток коллектора.

3. Найдём значение сопротивления и мощности коллекторной нагрузки: Rк.общ=Uи.п./Iк0 = 12В/3,3мА= 3,6 кОм

Выбираем в существующем номинальном ряде резисторы максимально близкие к 3,6 кОм. В номинальном ряде резисторов имеется номинал 3,6 кОм, поэтому предварительно считаем значение коллекторных резисторов R1 и R4 мультивибратора: Rк = R1 = R4 = 3,6 кОм .

Мощность коллекторных резисторов R1 и R4 равна номинальной рассеиваемой мощности транзисторов Pрас.ном. = 40 мВт. Используем резисторы мощностью, превышающей указанную Pрас.ном. — типа МЛТ-0,125.

4. Перейдём к расчёту базовых резисторов R2 и R3 . Их номинал находят исходя из коэффициента усиления транзисторов h31. При этом, для надёжной работы мультивибратора значение сопротивления должно быть в пределах: в 5 раз больше сопротивления коллекторных резисторов, и меньше произведения Rк * h31.В нашем случае Rmin = 3,6 * 5 = 18 кОм, а Rmax = 3,6 * 50 = 180 кОм

Таким образом, значения сопротивлений Rб (R2 и R3) могут находиться в пределах 18…180 кОм. Предварительно выбираем среднее значение = 100 кОм. Но оно не окончательно, так как нам необходимо обеспечить требуемую частоту мультивибратора, а как я писал ранее, частота мультивибратора напрямую зависит от базовых резисторов R2 и R3, а также от ёмкости конденсаторов.

5. Вычислим ёмкости конденсаторов С1 и С2 и при необходимости пересчитаем значения R2 и R3 .

Значения ёмкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R2 определяют длительность выходного импульса на коллекторе VT2. Именно во время действия этого импульса наша лампочка должна загораться. А в условии было задана длительность импульса 1 секунда.

определим ёмкость конденсатора: С1 = 1сек / 100кОм = 10 мкФ

Конденсатор, ёмкостью 10 мкФ имеется в номинальном ряде, поэтому он нас устраивает.

Значения ёмкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R3 определяют длительность выходного импульса на коллекторе VT1. Именно во время действия этого импульса на коллекторе VT2 действует «пауза» и наша лампочка не должна светиться. А в условии был задан полный период 5 секунд с длительностью импульса 1 секунда. Следовательно, длительность паузы равна 5сек – 1сек = 4 секунды.

Преобразовав формулу длительности перезаряда, мы определим ёмкость конденсатора: С2 = 4сек / 100кОм = 40 мкФ

Конденсатор, ёмкостью 40 мкФ отсутствует в номинальном ряде, поэтому он нас не устраивает, и мы возьмём максимально близкий к нему конденсатор ёмкостью 47 мкФ. Но как вы понимаете, изменится и время «паузы». Чтобы этого не произошло, мы пересчитаем сопротивление резистора R3 исходя из длительности паузы и ёмкости конденсатора С2: R3 = 4сек / 47 мкФ = 85 кОм

По номинальному ряду, ближайшее значение сопротивления резистора равно 82 кОм.

Итак, мы получили номиналы элементов мультивибратора:

R1 = 3,6 кОм, R2 = 100 кОм, R3 = 82 кОм, R4 = 3,6 кОм, С1 = 10 мкФ, С2 = 47 мкФ .

6. Рассчитаем номинал резистора R5 буферного каскада .

Сопротивление добавочного ограничительного резистора R5 для исключения влияния на мультивибратор выбирается не менее чем в 2 раза больше сопротивления коллекторного резистора R4 (а в некоторых случаях и более). Его сопротивление вместе с сопротивлением эмиттерно-базовых переходов VT3 и VT4 в этом случае не будет влиять на параметры мультивибратора.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 кОм

По номинальному ряду ближайший резистор равен 7,5 кОм.

При номинале резистора R5 = 7,5 кОм, ток управления буферным каскадом будет равен:

Iупр. = (Uи.п. – Uбэ) / R5 = (12в – 1,2в) / 7,5кОм = 1,44 мА

Кроме того, как я писал ранее, номинал коллекторной нагрузки транзисторов мультивибратора не влияет на его частоту, поэтому если у вас нет такого резистора, то вы можете его заменить на другой «близкий» номинал (5 … 9 кОм). Лучше, если это будет в сторону уменьшения, чтобы не было падения управляющего тока на буферном каскаде. Но учтите, что добавочный резистор является дополнительной нагрузкой транзистора VT2 мультивибратора, поэтому ток, идущий через этот резистор, складывается с током коллекторного резистора R4 и является нагрузочным для транзистора VT2: Iобщ = Iк + Iупр. = 3,3мА + 1,44мА = 4,74мА

Общая нагрузка на коллектор транзистора VT2 в пределах нормы. В случае её превышения максимального тока коллектора указанного по справочнику и умноженное на коэффициент 0,8 , увеличьте сопротивление R4 до достаточного снижения тока нагрузки, либо используйте более мощный транзистор.

7. Нам необходимо обеспечить ток на лампочке Iн = Рн / Uи.п. = 15Вт / 12В = 1,25 А

Но ток управления буферным каскадом равен 1,44мА. Ток мультивибратора необходимо увеличить на значение, равное отношению:

Iн / Iупр. = 1,25А / 0,00144А = 870 раз .

Как это сделать? Для значительного усиления выходного тока используют транзисторные каскады, построенные по схеме «составного транзистора». Первый транзистор обычно маломощный (мы будем использовать КТ361Г), он имеет наибольший коэфициент усиления, а второй должен обеспечивать достаточный ток нагрузки (возьмём не менее распространённый КТ814Б). Тогда их коэффициенты передачи h31 умножаются. Так, у транзистора КТ361Г h31>50, а у транзистора КТ814Б h31=40. А общий коэффициент передачи этих транзисторов, включённых по схеме «составного транзистора»: h31 = 50 * 40 = 2000 . Эта цифра больше, чем 870, поэтому этих транзисторов вполне достаточно для управления лампочкой.

Ну вот, собственно и всё!

Flash-память. Устройство и принцип работы. NAND и NOR-память.

Всем доброго дня!

Сегодняшняя статья положит начало новому, небольшому циклу статей, посвященному хранению информации, различным типам памяти, способам записывания/считывания информации и всему, что с этим связано 🙂 И начнем мы с устройства хорошо нам всем знакомой Flash-памяти.

Что из себя вообще представляет Flash-память? Да просто обычная микросхема, ничем внешне не отличающаяся от любой другой. Поэтому может возникнуть резонный вопрос — а что там внутри и как вообще происходят процессы сохранения/считывания информации.

Итак, сердцем многих устройств памяти является полевой транзистор с плавающим затвором. Гениальнейшее изобретение 70-х годов 20-го века. Его отличие от обычных полевых транзисторов заключается в том, что между затвором и каналом, прямо в диэлектрике, расположен еще один проводник — который и называют плавающим затвором. Вот как все это выглядит:

На рисунке мы видим привычные нам сток-исток-затвор, а также расположенный в диэлектрике дополнительный проводник. Давайте разберемся как же это устройство работает.

Создадим между стоком и истоком разность потенциалов и подадим положительный потенциал на затвор. Что тогда произойдет? Правильно, через полевой транзистор, от стока к истоку потечет ток. Причем величина тока достаточно велика для того, чтобы «пробить» диэлектрик. В результате этого пробоя часть электронов попадет на плавающий затвор. Отрицательно заряженный плавающий затвор создает электрическое поле, которое начинает препятствовать протеканию тока в канале, в результате чего транзистор закрывается. И если отключить питание транзистора, электроны с плавающего затвора никуда не денутся и его заряд останется неизменным на долгие годы.

Но, конечно же, есть способ разрядить плавающий затвор. Для этого надо всего лишь подать на «основной» затвор напряжение противоположного знака, которое и «сгонит» все электроны, в результате чего плавающий затвор останется не заряженным. Собственно так и происходит хранение информации — если на затворе есть отрицательный заряд, то такое состояние считается логической единицей, а если заряда нет — то это логический ноль.

С сохранением информации разобрались, осталось понять как нам считать информацию из транзистора с плавающим затвором. А все очень просто. При наличии заряда на плавающем затворе его электрическое поле препятствует протеканию тока стока. Допустим при отсутствии заряда мы могли подавать на «основной» затвор напряжение +5В, и при этом в цепи стока начинал протекать ток. При заряженном плавающем затворе такое напряжение не сможет заставить ток течь, поскольку электрическое поле плавающего затвора будет ему мешать. В этом случае ток потечет только при напряжении +10В (к примеру 🙂 ). Таким образом, мы получаем два пороговых значения напряжения. И, подав, к примеру +7.5В мы сможем по наличию или отсутствию тока стока сделать вывод о наличии или отсутствии заряда на плавающем затворе. Вот таким образом и происходит считывание сохраненной информации.

Как все это связано с Flash-памятью? А очень просто — полевой транзистор с плавающим затвором является минимальной ячейкой памяти, способной сохранить один бит информации. И любая микросхема памяти состоит из огромного количества расположенных определенным образом транзисторов. И вот теперь пришло время рассмотреть основные типы Flash-памяти. А именно я бы хотел обсудить NOR и NAND-память.

Оба этих типа памяти построены на основе транзисторов с плавающим затвором, которым мы сегодня уделили немало времени. А принципиальное отличие состоит в том, каким образом соединены эти транзисторы. Конструкция NOR использует двумерную таблицу проводников. Проводники называют линией битов и линией слов. Все стоки транзисторов подключаются к линии битов, а все затворы к линии слов. Рассмотрим пример для лучшего понимания.

Пусть нам надо считать информацию из какой-то конкретной ячейки. Эта ячейка, а точнее этот конкретный транзистор, подключен затвором на одну из линий слов, а стоком на одну из линий битов. Тогда мы просто подаем пороговое напряжение на линию слов, соответствующую затвору нашего транзистора и считываем его состояние как в том примере, что мы рассмотрели чуть выше для одной ячейки.

С NAND все несколько сложнее. Если возвращаться к аналогии с массивом, то ячейки NAND-памяти представляют собой трехмерный массив. То есть к каждой линии битов подключен не один, а сразу несколько транзисторов, что в итоге приводит к уменьшению количества проводников и увеличению компактности. Это как раз и является одним из главных преимуществ NAND-памяти. Но как же нам считать состояние определенного транзистора при такой структуре? Для понимания процесса рассмотрим схему:

Как видно из схемы, одна линия битов соответствует нескольким ячейкам. И важной особенностью является следующее: если хотя бы один из транзисторов закрыт, то на линии битов будет высокое напряжение. Вот смотрите:

Действительно, низкий уровень на линии битов будет только тогда, когда вся цепочка транзисторов окажется открытой (вспоминаем курс, посвященный полевым транзисторам 🙂 ).

С этим вроде бы понятно, возвращаемся к нашему вопросу — как же считать состояние конкретного транзистора? А для этого недостаточно просто подать на линию слов (на затвор транзистора) пороговое напряжение и следить за сигналом на линии битов. Необходимо еще чтобы все остальные транзисторы были в открытом состоянии. А делается это так — на затвор нашего транзистора, состояние которого нам нужно считать, подается пороговое напряжение (как и в случае с NOR-памятью), а на затворы всех остальных транзисторов в этой цепочке подается повышенное напряжение, такое чтобы независимо от состояния плавающего затвора транзистор открылся. И тогда считав сигнал с линии битов мы узнаем в каком состоянии интересующий нас транзистор (ведь все остальные абсолютно точно открыты). Вот и все!

Такая вот получилась сегодня статья, разобрались мы с принципом работы и основными типами Flash, а также с устройством и принципом работы NAND и NOR-памяти. Надеюсь, что статья окажется полезной и понятной, до скорых встреч!

Что такое 10 нм, 7 нм или 5 нм в смартфоне? Техпроцесс для «чайников»

Последнее обновление:11 месяцев назад

Оценка этой статьи по мнению читателей:

Появление этой статьи на Deep-Review было лишь вопросом времени. Многие читатели задавали одни и те же вопросы, суть которых сводилась к следующему: что реально отражает эта цифра (12, 10, 7 или 5 нм) в технических характеристиках смартфонов, где в процессоре те самые 5 нанометров? Что вообще такое техпроцесс и какой процессор лучше выбрать?

Даже в современных печатных книгах сплошь и рядом встречается распространенное заблуждение, будто эти цифры означают размеры транзисторов, из которых состоит процессор.

В общем, пришло время разобраться с этим вопросом!

Сразу предупреждаю, что статья рассчитана на самый широкий круг читателей, то есть, при желании все сказанное смогут понять даже дети.

Но прежде, чем говорить о нанометрах и техпроцессе, нужно разобраться с транзистором. Без понимания этого устройства весь наш дальнейший разговор будет лишен смысла.

Что такое транзистор в процессоре смартфона? Как он работает и зачем вообще нужен?

Транзистор — это основа любого процессора, памяти и других микросхем. Он представляет собой крошечное устройство, способное работать в двух режимах: усиления или переключения электрического сигнала. Нас интересует именно режим переключателя.

Основа любой вычислительной техники — это единички и нолики. Просмотр видео на смартфоне, прослушивание музыки, дополненная реальность и нейронные сети — все это работает на «единичках и ноликах»:

• Единица — есть ток
• Ноль — нет тока

Именно для получения единиц и нулей мы используем транзисторы. Когда из этого миниатюрного устройства выходит ток, мы говорим, что это единица, когда нет никакого электрического сигнала — получаем ноль.

Соответственно, один транзистор — это совершенно бесполезная ерунда, которая не сможет сделать ничего. Даже, чтобы посчитать 2+2 нам нужны десятки транзисторов.

Итак, для создания транзистора мы берем немножко песка (условно какую-то часть одной песчинки) и делаем из него микроскопическую основу:

Это будет наша кремниевая подложка (кремний получают именно из песка). Теперь нужно на эту основу нанести две области. Я думал, стоит ли погружаться в физику этого процесса и объяснять, как эти области делаются и что там происходит на уровне электронов, но решил не перегружать статью излишней информацией. Поэтому будем немножко абстрагироваться.

Итак, делаем две области: в одну ток подаем (вход в транзистор), а из другой — считываем (выход):

Мы сделали эти области внутри кремниевой подложки таким образом, чтобы ток не смог пройти от входа к выходу. Он будет останавливаться самим кремнием (показан зеленым цветом). Чтобы ток смог пройти от входа к выходу по поверхности кремниевой подложки, нужно сверху разместить проводящий материал (скажем, металл) и хорошенько его изолировать:

А теперь самое важное! Когда мы подадим напряжение на этот изолированный кусочек металла, размещенный над кремниевой подложкой, он создаст вокруг себя электрическое поле. Изоляция никак не будет влиять на действие этого электрического поля. И здесь происходит вся «магия»: слой кремния под действием этого электрического поля начинает проводить ток от входа к выходу! То есть, когда мы подаем напряжение, ток может легко протекать между двумя областями:

Вот и все! Осталось дело за малым — подключить «провода» (электроды) ко входу, выходу и кусочку изолированного металла, с помощью которого мы и будем включать/выключать транзистор. Назовем их так:

• Вход — Исток
• Выход — Сток
• Металл с изоляцией — Затвор

МОП-транзистор

Для закрепления материала немножко поиграемся с этим транзистором.

Итак, транзистор находится под напряжением, то есть, электричество подается на исток. Но на затворе тока нет, так как на наш транзистор не «пришла единица». Соответственно затвор «закрыл» транзистор и ток по нему пройти дальше не сможет, так что и на выходе из транзистора мы получаем ноль:

Теперь ситуация изменилась и на затворе транзистора появилось напряжение, которое создало электрическое поле, позволившее току пройти через транзистор от истока к стоку. Как результат — транзистор выдал единицу (есть электрический сигнал):

Вот так все просто! То есть, основное напряжение поступает на вход ко всем транзисторам, но будет ли каждый конкретный транзистор пропускать этот ток дальше — зависит от незначительного напряжения на затворе. Это напряжение может появляться, например, когда другой транзистор, подключенный к этому, отправил электрический импульс («единичку»).

Этого знания более, чем достаточно для того, чтобы ответить на все остальные вопросы, касательно нанометров и логики работы процессора.

О том, какие физические процессы стоят за таким нехитрым переключателем, то есть, что именно заставляет электроны проходить по кремнию, когда над ним появляется электрическое поле, я рассказывать не буду. Возможно, о легировании кремния фосфором и бором, p-n переходах и электрических полях мы поговорим как-нибудь в другой раз. А сейчас перейдем к основному вопросу.

Что такое техпроцесс или где же спрятаны эти «7 нанометров»?

Предположим, у нас есть современный смартфон, процессор которого выполнен по 7-нм техпроцессу. Что внутри такого процессора имеет размер 7 нанометров? Предлагаю вам выбрать правильный вариант ответа:

• Длина транзистора
• Ширина транзистора
• Расстояние между двумя транзисторами
• Длина затвора
• Ширина затвора
• Расстояние между затворами соседних транзисторов

Какой бы вариант вы ни выбрали, ваш ответ — неверный, так как ничего из перечисленного не имеет такого размера. Если бы этот же вопрос я задал лет 20 назад, правильным ответом была бы длина затвора (или длина канала, по которому протекает ток от стока к истоку):

Стоп! Длина канала, ширина, площадь — да какая разница, что в чем измеряется!? Зачем вообще придумали эти названия техпроцессов, для чего они нужны простым людям? Что вообще должен показывать техпроцесс обычному покупателю? Зачем ему знать ту же длину затвора транзистора?

Давным давно один человек по имени Гордон Мур (основатель корпорации Intel) задумался о том, как быстро развиваются технологии. Под словом «развитие» он подразумевал рост количества транзисторов, помещающихся на одной и той же площади. Дело в том, что этот показатель напрямую влияет на скорость вычислений. Процессор, вмещающий всего 1 млн транзисторов будет работать гораздо медленней, чем тот, внутри которого находятся 10 млн транзисторов.

Более того, уменьшая размер транзистора, автоматически снижается его энергопотребление (ток, проходящий через транзистор пропорционален отношению его ширины к длине). Также уменьшается размер затвора и его емкость, позволяя ему переключаться еще быстрее. В общем, одни плюсы!

Так вот, этот человек наблюдал за историей развития вычислительной техники и заметил, что количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые 2 года. Соответственно, размеры транзисторов уменьшаются на корень из двух раз.

Другими словами, нужно умножать каждую сторону квадратного транзистора на 0.7, чтобы его площадь уменьшилась вдвое:

Это наблюдение получило название «закон Мура» и так родилась маркировка техпроцесса: каждые два года эту цифру умножали на 0.7. Например, при переходе от 1000-нм техпроцесса к 700-нм, количество транзисторов на чипе возросло в 2 раза. Примерно то же можно сказать и обо всех современных процессорах: 14 нм -> 10 нм -> 7 нм -> 5 нм. Каждое последующее поколение просто умножаем на 0.7, предполагая, что количество транзисторов там увеличивалось вдвое.

Повторюсь, до определенного момента эта цифра означала длину канала (или длину затвора), так как эти элементы уменьшались пропорционально размеру транзистора.

Но затем удалось сокращать длину затвора быстрее, чем другие части транзистора. С тех пор связывать размер затвора с техпроцессом стало не совсем корректно, так как это уже не отражало реального увеличения плотности размещения транзисторов на кристалле.

Например, в 250-нм техпроцессе длина затвора составляла 190 нанометров, но транзисторы не были упакованы настолько плотно по сравнению с предыдущим техпроцессом, чтобы называть его 190-нанометровым (по размеру затвора). Это не отражало бы реальную плотность.

Затем длина канала и вовсе перестала уменьшаться каждые два года, так как появилась новая проблема. При дальнейшем уменьшении длины канала, электроны могли обходить узкий затвор, так как блокирующий эффект был недостаточно сильным. Более того, такие утечки возникали постоянно, вызывая повышенное энергопотребление и нагрев транзистора (и, как следствие, всего процессора).

В общем, техпроцесс отвязали от длины затвора и взяли просто группу из нескольких транзисторов (так называемую ячейку) и площадь этой ячейки использовали для названия техпроцесса.

К примеру, в 100-нм техпроцессе ячейка из 6 транзисторов занимала, скажем, 100 000 нанометров (это условная цифра из головы). Компания упорно работала над уменьшением размеров транзисторов или увеличением плотности их размещения и через пару лет добилась того, что в новом процессоре эта же ячейка занимает уже 50 000 нм.

Не важно, уменьшился ли размер транзисторов или просто удалось упаковать их более плотно (за счет сокращения слоя металла и других ухищрений), можно смело говорить, что количество транзисторов на кристалле выросло в два раза. А значит мы умножаем предыдущий техпроцесс (100 нм) на 0.7 и получаем новенький процессор, выполненный по 70-нм техпроцессу.

Однако, когда мы дошли до 22-нанометрового техпроцесса, уменьшать длину затвора уже было нереально, так как электроны проходили бы сквозь этот затвор и транзисторы постоянно бы пропускали ток.

Решение оказалось простым и гениальным — нужно взять канал, по которому проходит ток и поднять его вверх, над кремниевой основной, чтобы он полностью проходил через затвор:

Теперь всё пространство, по которому идет ток, управляется затвором, так как полностью им окружено. А раньше, как мы видим, этот затвор находился сверху над каналом и создавал сравнительно слабый блокирующий эффект.

С новой технологией, получившей название FinFET, можно было продолжать уменьшать длину затвора и размещать еще больше транзисторов, так как они стали более узкими (сравните на картинке ширину канала). Но говорить о размерах транзистора стало вообще бессмысленно. Не совсем понятно даже, как эти размеры теперь высчитывать, когда транзистор из плоского превратился в трехмерный.

Таким образом, техпроцесс полностью «оторвался» от каких-либо реальных величин и просто условно обозначает увеличение плотности транзисторов относительно предыдущего техпроцесса.

К примеру, длина канала в 14-нм процессоре от Intel составляет 24 нанометра, а у Samsung — 30 нанометров. Отличаются и другие метрики этих процессоров, сделанных, казалось бы, по одинаковому техпроцессу. Более того, длина затвора — не самая миниатюрная часть транзистора. В том же 14-нм процессоре ширина канала вообще состоит из нескольких атомов и составляет 8 нанометров! То есть, техпроцесс — это даже не описание самой маленькой части транзистора.

Другими словами, нанометровый техпроцесс не описывает размеры транзисторов. Сегодня это условная цифра, означающая плотность размещения транзисторов или увеличение количества транзисторов относительно предыдущего техпроцесса (что напрямую влияет на быстродействие процессора).

В любом случае, важно запомнить простое правило и пользоваться им при анализе характеристик смартфона:

Разница техпроцесса в 0.7 раз означает двукратное увеличение количества транзисторов

Для примера можем посмотреть на последние чипы от Apple. В 10-нм процессоре Apple A11 Bionic содержится 4.3 млрд транзисторов, а в 7-нм Apple A13 Bionic — 8.5 млрд транзисторов. То есть, видим, что техпроцесс отличается в 0.7 раз, а количество транзисторов — в 2 раза. Соответственно, 7-нм процессор гораздо производительней 10-нанометрового.

Продолжая аналогию, в 5-нм процессоре должно вмещаться в 2 раза больше транзисторов, чем в 7-нанометровом! Если вас не очень удивляет этот факт, обязательно почитайте на досуге мою заметку об экспоненциальном развитии технологий.

Итак, когда вы будете смотреть на два смартфона с 14-нм и 10-нм процессорами, то знайте что в последнем гораздо больше транзисторов, соответственно, его вычислительная мощность заметно выше. Так и следует пользоваться «техпроцессом» при выборе смартфона.

А если вам интересно, как эти бездушные транзисторы умеют «думать», делать сложные вычисления, показывать фильмы или проигрывать музыку, тогда ответы на эти вопросы читайте в нашем новом материале!

Алексей, глав. редактор Deep-Review

 

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

 

Что такое транзистор? — Для чайников, или о чем этот сайт — Статьи по радиоэлектронике — Статьи

Транзистор

 

Современная электроника не смогла бы существовать, если бы не этот элемент! Ведь даже самая навороченная микросхема, где-то в глубине своей силиконовой души состоит из тех же самых транзисторов. Только — очень маленьких.

Транзистор — это усилительный элемент. Он усиливает слабую энергию подаваемого на него сигнала за счет энергии дополнительного источника питания.

Поясняю. Все мы ездили хоть раз на поезде, на электричке или, хотя бы, на трамвае. Когда поезд тормозит, всегда слышно характерное шипение. Это работает пневматический привод тормозов. Иными словами, сжатый воздух идет от бака к тормозам. Тормозные колодки подключены к поршню. Когда на поршень начинает давить сжатый воздух — поршень движется вперед и прижимает колодки плотно к колесу. Поезд тормозит… А отчего воздух начинает поступать на поршень? Вероятно, так хочет машинист. Он открывает у себя в кабине вентиль, и воздух идет. Все до неприличия просто!

Небольшая поясняющая картинка:

Теперь зададимся вопросом, а смог бы машинист остановить поезд, если бы тормозной рычаг был непосредственно связан с тормозными колодками? Наверно, нет. Каким бы качком он не был, остановить поезд человеку не под силу. А сжатый воздух делает это запросто, достаточно лишь открыть вентиль.

Посмотрим, что получилось: машинист тратит маленькую энергию на то, чтоб нажать тормозной рычаг. Открывается клапан, и мощный поток сжатого воздуха, с много большей энергией, прижимает тормозные колодки. То есть, клапан можно назвать усилительным элементом, который усиливает слабую энергию, затрачиваемую человеком за счет сильной энергии сжатого воздуха.

 

Смею Вас заверить, в транзисторе все абсолютно так же. Только через него проходит не сжатый воздух, а электрический ток. У транзистора три вывода: коллектор, эмиттер и база.

Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером — слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы, так же как и напор сжатого воздуха зависит от того, насколько открыт клапан. Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h31э. У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

Итак, коэффициент усиления по току — это отношение коллекторного тока к току базы:

h31э = Iк / Iб

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления:

Iк = Iб * h31э

Рисуем схему.

В этой схеме транзистор управляет яркостью свечения лампочки. Иными словами, он регулирует ток, протекающий через лампочку. Поскольку лампочка подключена к коллектору транзистора, то и ток, текущий через нее является током коллектора.

Управляющий ток базы ограничивается резистором R1. Зная этот ток и коэффициент усиления транзистора (h31э), можно легко узнать ток коллектора. С другой стороны, зная, какой нам нужен ток коллектора, мы всегда можем вычислить ток базы и подобрать соответствующий резистор.

Немножко посчитаем 🙂

.

Пусть наша лампочка кушает ток 0,33 А,
а транзистор имеет h31э = 100.
Какой нужен ток базы, чтобы лампочка горела в полный накал?
И каким при этом будет сопротивление R1?

Полный накал — это когда ток потребления равен номинальному.
Номинальный — 0,33 А. Таким образом, необходимый ток коллектора — 0,33 А.
Ток базы должен быть меньше коллекторного в h31э раз. То есть — в 100 раз. То есть, он должен быть равен 0,33/100 = 0,0033А = 3,3 мА.
Ура, решили!!!

Теперь осталось вычислить сопротивление резистора в цепи базы. Вычисляем (по закону Ома):

Мужской форум, клуб единомышленников

Смотреть онлайн ВАРКРАФТ WARCRAFT на 720Cinema.ru

Смотреть онлайн Люди Икс – Апокалипсис на 720Cinema.ru

Смотреть онлайн Звездные войны 7 на 720Cinema.ru

R = U/I

U — нам известно — это напряжение питания, 9В
I — только что нашли — 0,0033 А

Арифметика, 2 класс: R = 9/0,0033 = 2700 Ом = 2,7 кОм.

Ответ: сопротивление резистора = 2,7 кОм

Просто? Еще бы! Но — не обольщайтесь. Дальше — хуже! =)

В следующих нескольких параграфах мы поговорим о вещах, отвлеченных от транзистора. Но после этого, обязательно к нему вернемся, уже с новыми интересными знаниями. И сможем уже более широко использовать этот элемент.

——————————————————————————————————

Для начинающих. Схемы включения транзистора. / Блог им. Nikolay / Блоги по электронике

Рассмотрим схему включения транзистора с общим эмиттером.
— сам термин названия данного включение уже говорит о специфике данной схемы. Общий эмиттер а в крации это ОЭ, подразумевает тот факт, что у входа данной схемы и выхода общий эмиттер.
Рассмотрим схему:


в этой схеме видим два источника питания, первый 1.5 вольт, использован как входной сигнал для транзистора и всей схемы. Второй источник питания 4.5 вольт, его роль питание транзистора, и всей схемы. Элемент схемы Rн – это нагрузка транзистора или проще говоря потребитель.
Теперь проследим саму работу данной схемы: источник питания 1.5 вольт служит входным сигналом для транзистора, поступая на базу транзистора он открывает его. Если рассматривать полный цикл прохода тока базы, то это будет так: ток проходит от плюса к минусу, то есть исходя от источника питания 1.5 вольт, а именно с клеммы + ток проходит по общему эмиттеру проходя по базе и замыкает свою цепь на клемме – батареи 1.5 вольт. В момент прохождения тока по базе транзистор открыт, тем самым транзистор позволяет второму источнику питания 4.5 вольт запитать Rн. посмотрим прохождение тока от второго источника питания 4.5 вольт. При открывании транзистора входным током базы, с источника питания 4.5 вольт выходит ток по эмиттеру транзистора и выходит из коллектора прям на нагрузку Rн.
Коэффициент усиления равен отношению тока коллектора к току базы и обычно может достигать от десятков до нескольких сотен. Транзистор, включённый по схеме с общим эмиттером, теоретически может дать максимальное усиление сигнала по мощности, относительно других вариантов включения транзистора.
Теперь рассмотрим схему включения транзистора с общим коллектором:

На данной схеме видим, что тут общий по входу и выходу транзистора коллектор. По этому эта схема называется с общим коллектором ОК.
Рассмотрим её работу: как и в предыдущей схеме поступает входной сигнал на базу, (в нашем случае это ток базы) открывает транзистор. При открывании транзистора ток с батареи 4.5 в проходит от клеммы батареи + через нагрузку Rн поступает на эмиттер транзистора проходит по коллектору и заканчивает свой круг. Вход каскада при таком включении ОК обладает высоким сопротивлением, обычно от десятых долей мегаома до нескольких мегаом из-за того, что коллекторный переход транзистора заперт. А выходное сопротивление каскада – напротив, мало, что позволяет использовать такие каскады для согласования предшествующего каскада с нагрузкой. Каскад с транзистором, включённым по схеме с общим коллектором, не усиливает напряжение, но усиливает ток (обычно в 10 … 100 раз). К данным подробностям еще вернемся в следующих статьях, так как не возможно охватить все и всех за один раз.
Рассмотрим схему включения транзистора с общей базой.

Название ОБ это уже нам теперь говорит о многом – значит по включению транзистора общая база относительно входа и выхода транзистора.
В данной схеме входной сигнал подают между базой и эмиттером – чем нам служит батарея с номиналом 1.5 в, ток проходя свой цикл от плюса через эмиттер транзистора по его базе, тем самым открывает транзистор для прохода напряжения с коллектора на нагрузку Rн. Входное сопротивление каскада невелико и обычно лежит в пределах от единиц до сотни ом, что относят к недостатку описываемого включения транзистора. Кроме того, для функционирования каскада с транзистором, включённым по схеме с общей базой, необходимо два отдельных источника питания, а коэффициент усиления каскада по току меньше единицы. Коэффициент усиления каскада по напряжению часто достигает от десятков до нескольких сотен раз.
Вот рассмотрели три схемы включения транзистора, для расширения познаний могу добавить следующее:
Чем выше частота сигнала, поступающего на вход транзисторного каскада, тем меньше коэффициент усиления по току.
Коллекторный переход транзистора обладает высоким сопротивлением. Повышение частоты приводит к снижению реактивной ёмкости коллекторного перехода, что приводит к его существенному шунтированию и ухудшению усилительных свойств каскада.

Изучение основ работы с транзисторами [Краткое простое пошаговое руководство]

Эй! надеюсь, вы отлично проводите время.

Вы пользуетесь мобильным телефоном, ноутбуком и другими замечательными электронными устройствами почти каждый день.

Эти устройства стали возможны благодаря замене большой вакуумной лампы размером с крошечный электронный компонент, транзистор.

Транзистор — это основной строительный блок любого портативного устройства, доступного на рынке. Электроника — ничто с этим парнем.

Итак, в этом посте мы пытаемся узнать все об основах работы с транзисторами и собираемся отлично провести время вместе.

Надеюсь, вы узнаете что-то новое. Наслаждайтесь основами транзистора!

Что такое транзистор?

Этот тип, транзистор, представляет собой трехполюсное полупроводниковое устройство, используемое в качестве усилителя или электронного переключателя.

В качестве усилителя он преобразует очень слабый сигнал в гораздо больший сигнал. Простым примером является громкоговоритель, который издает очень громкий звук.

Один громкоговоритель может воспроизводить звук, который будет слышен во всем зале или на стадионе.

Как выключатель, очевидно, он используется для включения / выключения устройства. Эта коммутационная способность сделала транзистор идеальным для многих приложений, таких как аналого-цифровой преобразователь, импульсный источник питания, микропроцессоры и многое другое.

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, используемое для усиления слабых сигналов или используемое в качестве электронного переключателя

Мы не можем представить без этого современную электронику.Почти в каждом электронном устройстве есть несколько таких небольших устройств, от нескольких до миллионов.

Вы будете шокированы, если узнаете, сколько транзисторов находится в схемах вашего мобильного телефона, ноутбука или персонального компьютера! Их миллионы.

Значение транзисторов в электронике

Чтобы понять важность и востребованность транзисторов, возьмем для примера компьютер.

Если бы не были изобретены транзисторы, возможно, мы до сих пор использовали бы громоздкие электронные лампы.

Наши компьютеры были бы сделаны из таких громоздких трубок, что делало компьютер размером с комнату. У кого дома будет такой большой компьютер?

Конечно никто, кроме больших компаний.

Таким образом, не было бы персонального компьютера без транзистора. Персональный компьютер — лишь один из примеров, вы также можете вспомнить революцию в области радио, мобильной связи и телевидения.

У нас не было бы таких развлечений и современного связанного мира без этих небольших устройств, транзисторов.

Согласно Википедии, в 1956 году Джон Бардин, Уолтер Хаузер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли были удостоены Нобелевской премии по физике «за свои исследования полупроводников и открытие эффекта транзистора ».

Двенадцать человек упоминаются как непосредственное участие в изобретении транзистора в лаборатории Белла.

Электрическое обозначение транзистора

Электрический символ упрощает идентификацию определенного элемента в сложной цепи.Как и у других электронных компонентов, транзистор имеет свой символ. Обозначение транзистора:

.

Как я уже сказал, это трехконечное устройство. Три клеммы — это база (B), эмиттер (E) и коллектор (C). Базовая клемма действует как вентиль, контролируя величину тока, протекающего между клеммами эмиттера и коллектора. О транзисторе BJT очень важно знать следующее:

• Он называется транзистором с биполярным переходом, потому что он имеет как дырки, так и электроны в качестве носителей заряда.
• Это устройство с контролем тока, т.е. величина базового тока контролирует величину выходного тока.
• Сопротивление между базой и эмиттером ниже, чем сопротивление между базой и коллектором.
• Для транзистора i-e Active существует три рабочих региона: насыщение и область отсечки.

Кривая VI транзистора

Как и у диода, описанного в предыдущем посте, у транзистора есть кривая VI (называемая характеристической кривой).

Когда вы понимаете основную концепцию любого устройства. Еще одна важная вещь, которую вам нужно знать: каково соотношение между напряжением на устройстве и током, протекающим через него. Эта информация представлена ​​в таблице данных транзистора в виде графика VI.

В случае транзистора напряжение на транзисторе составляет В _CE , а ток — это ток коллектора (I _C ). Но что интересно, базовый ток контролирует ток коллектора.

Для каждого значения базового тока у нас есть разные значения тока коллектора.В результате вместо одной кривой VI (как в случае диода) мы получили семейство кривых VI. Ниже приведены кривые семейства VI;

Видите ли, для каждого базового тока у вас своя кривая VI. Кривую VI можно разделить на следующие три объясненных области.

Транзисторные регионы эксплуатации

1. Активная область

В активной области транзистор будет включен. Кроме того, в активной области переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении.

Напряжение между коллектором и эмиттером (V _CE ) будет между областями отсечки и насыщения.

На графике VI вы можете четко видеть постоянный ток коллектора в этой области. Итак, в активной области транзисторы можно было использовать как источник постоянного тока и как усилитель.

2. Зона отсечения

В этой области области база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение.

Условия эксплуатации транзистора: (a) нулевой входной базовый ток (I _B ), (b) нулевой выходной ток коллектора (I _C ), (c) и максимальное напряжение коллектора (В _CE ). что приводит к образованию большого обедненного слоя и отсутствию тока, протекающего через устройство.

Этот регион в основном используется в условиях переключения.

3. Область насыщенности

Когда обе области база-эмиттер и база-коллектор смещены в прямом направлении, говорят, что транзистор находится в области насыщения.

В этой области транзистор используется как резистор или как активная нагрузка в интегральных схемах.

Внешний вид транзистора

Мы поняли основное определение транзистора. Пора увидеть настоящие транзисторы.Ниже приведено изображение реальных транзисторов:

Понимаете, все они разных форм и размеров. Некоторые покрыты белыми материалами, на самом деле этот белый материал является теплоотводом. Это одиночные, т. Е. Они еще не используются в схеме.

Транзистор NPN и PNP

Биполярные транзисторы бывают двух типов: один называется NPN, а другой — PNP. Оба типа выполняют одинаковые операции, но по-разному:

• Транзистор PNP состоит из двух слоев материала P-типа со слоем прослоенного материала N-типа.Где NPN-транзистор состоит из двух слоев материала N-типа со слоем прослоенного P-типа.
• В транзисторе PNP основными носителями заряда являются дырки, а в транзисторе NPN основными носителями заряда являются электроны.
• Транзистор PNP включается при подаче некоторого отрицательного напряжения или отсутствии напряжения. В то время как транзистор NPN включается, когда на базе присутствует некоторое напряжение, а на клемму базы протекает некоторый ток.
• В транзисторе PNP поток тока проходит от вывода эмиттера к выводу коллектора, в то время как NPN поток тока проходит от вывода коллектора к выводу эмиттера.

Меня лично больше интересует проектирование электронных схем.

Итак, с точки зрения дизайна очень важно знать, как определить, какой транзистор какой. Как разработчик, ваша задача — практически различать транзисторы NPN и PNP.

Как я уже говорил вам ранее, транзистору PNP требуется отрицательное напряжение или его отсутствие на базе, а для NPN требуется положительное напряжение на клемме базы. Помните об этом и посмотрите следующее видео.

Я уверен, что после просмотра этого видео вы сможете различать два типа NPN и PNP.

Обозначение клеммы транзистора

Мы научились различать NPN и PNP.

Следующее, что нужно сделать в изучении основ транзисторов, — это как идентифицировать выводы транзистора. Идентификация правильных выводов очень важна, потому что, если вы подключите источник питания к неправильным выводам транзистора, он может сгореть.

У меня есть два способа поделиться с вами.

Первый метод: с помощью таблицы

Из таблицы вы можете сказать, какой терминал какой. В таблице данных вам всегда будет показано изображение, подобное приведенному ниже.

Просто сравните свой реальный транзистор с ним, удерживая транзистор так, как показано в таблице данных.

Я лично применял этот метод, когда был студентом.

Это было так просто, как будто мне не пришлось брать мультиметр в университетской лаборатории или использовать свой собственный позже, когда я его купил.

Я просто гуглил транзистор, скачал даташит. И сравните транзистор в моей руке с изображением в даташите.

Это отлично сработало для меня, но позже мне понравилось делать это с помощью мультиметра.

Второй метод: с помощью мультиметра

Если честно, очень много можно определить терминал транзистора с помощью мультиметра.

Но лично меня устраивает следующий. Имейте в виду, что средняя клемма транзистора всегда является базой, поэтому не тратьте время на поиск клеммы базы.

Ключевые моменты, на которые следует обратить внимание для идентификации выводов транзистора

• Установите мультиметр в диодный режим.
• Помните, что сопротивление база-эмиттер ниже, чем сопротивление база-коллектор.
• Поместите положительный щуп (красный) мультиметра на базу транзистора (NPN). Но если ваш транзистор — PNP, тогда поместите отрицательный (черный) щуп мультиметра на базу.
• Поместите другой щуп мультиметра на другой вывод транзистора и запишите значения сопротивления.
• Низкое сопротивление — вывод эмиттера.
• Высокое сопротивление — вывод коллектора.

Тестирование транзисторов

Тестирование транзисторов является наиболее важным моментом для изучения основ транзисторов. Потому что очень важно различать хороший и плохой транзистор.

У вас есть транзистор, и вы хотите знать, исправен он или нет. Или вы только что вытащили транзистор из другой печатной платы и хотите проверить, нормально ли он работает.

Вам нужно это протестировать.

Есть несколько способов сделать это. Но новичку лучше всего сделать это с помощью мультиметра. Вы можете использовать любой мультиметр, он не должен быть дорогим, если он проверяет целостность цепи.

• Установите мультиметр на контрольную точку.
• Соедините щупы вместе, если мультиметр издает звуковой сигнал, это означает, что с вашим мультиметром все в порядке. С ним вы можете проверить транзистор.
• Затем поместите щупы мультиметра на выводы проверяемого транзистора и послушайте звуковой сигнал.
• Если мультиметр издает звуковой сигнал при любом расположении, это означает, что у вас плохой транзистор.

Транзистор как усилитель

Часто мы имеем дело со слабым сигналом в природе. Как будто наш голос можно услышать в ограниченном пространстве.

Его нельзя услышать, когда мы говорим публично. Всегда существует потребность в сторонних приложениях, чтобы увеличить наш голос настолько, чтобы его можно было услышать в громкоговорителях.

Громкоговоритель делает это с помощью процесса усиления.В процессе усиления сила слабого сигнала увеличивается без изменения его характеристик.

Входным сигналом может быть что угодно, ток или напряжение, транзистор, поскольку усилитель усиливает сигнал без изменения его уникальных характеристик.

Если мы хотим, чтобы транзистор работал как усилитель, мы должны заставить транзистор работать в активной области, которая находится между областью насыщения и областью отсечки.

Чтобы транзистор работал в активной области, нам нужна особая конфигурация схемы.Ниже приведены три основные конфигурации таких схем.

1. Конфигурация с общей базой (CB): в конфигурации CB мы подключим базу транзистора к земле, которая имеет очень низкий входной импеданс, что даст очень низкий выходной импеданс с очень низким усилением. Прирост для этой конфигурации будет очень низким.
Конфигурация общего коллектора
2. (CC): в этой конфигурации коллектор подключен к земле, у нас низкий выходной импеданс для высокого входного сопротивления, а коэффициент усиления для этой конфигурации очень хороший по сравнению с конфигурацией CB.
Конфигурация общего эмиттера
3. (CE): в этой конфигурации эмиттер подключен к земле, и у нас будет высокое входное сопротивление, среднее выходное сопротивление и высокое усиление.

Параметр усилителя транзистора

Перед выбором транзисторного усилителя необходимо учитывать следующие характеристики. Технические характеристики: входной импеданс, эффективность, полоса пропускания, усиление, скорость нарастания, линейность, стабильность и т. Д.

• Входное сопротивление : для хорошего усиления оно должно быть в 10 раз выше, чем полное сопротивление источника.
• КПД : КПД — это не что иное, как то, сколько входной мощности эффективно используется для получения выходной мощности усилителя. Другими словами, эффективность — это не что иное, как мощность, потребляемая от источника питания, и какая мощность эффективно используется для получения выходной мощности усилителем.
• Полоса пропускания: Частотный диапазон, в котором усилитель может обеспечить хорошее усиление сигнала, называется полосой пропускания этого усилителя.
• Усиление : усиление усилителя измеряется путем вычисления отношения выходной мощности к входной.Цепи с более высоким коэффициентом усиления будут очень чувствительными и будут давать хороший выходной сигнал даже при небольшом входном сигнале.
• Стабильность: Способность усилителя избегать автоколебаний. Из-за этих колебаний сигнал может перекрываться или маскироваться полезным сигналом. Стабильности можно достичь, добавив на выходе зональную сеть, которая будет давать отрицательную обратную связь.
• Линейность: Если вход усилителя увеличивается, выход усилителя также должен линейно увеличиваться, этот эффект называется линейностью.Этот эффект будет на 100% достигнут с помощью идеального усилителя, когда мы возьмем практический случай, усилитель будет производить линейный выходной сигнал для своего входа до определенного предела, после чего, если входная частота увеличивается, выходное усиление будет уменьшено из-за внутреннего паразитная емкость сигнала. Эту нелинейность можно уменьшить за счет отрицательной обратной связи.
• Шум: Шум определяется как нежелательные частоты в сигнале из-за интерфейса компонентов, внешних помех, отказов компонентов, сигналов той же частоты в той же цепи и т. Д.

Транзистор как переключатель:

В транзисторе ток не может течь в цепи коллектора, если ток не течет в цепи базы. Это свойство позволяет использовать транзистор в качестве переключателя.

Транзистор работает как «однополюсный однопозиционный» (SPST) твердотельный переключатель. Когда нулевой сигнал подается на базу транзистора, он выключается, действуя как разомкнутый переключатель, и течет нулевой ток коллектора.

При подаче положительного сигнала на базу транзистора он включается, действуя как замкнутый переключатель, и через устройство протекает максимальный ток цепи.

Самый простой способ переключить мощность от умеренного до высокого — использовать транзистор с выходом с открытым коллектором и вывод эмиттера транзистора, подключенный непосредственно к земле. При таком использовании выход с открытым коллектором транзистора может, таким образом, «сливать» подаваемое извне напряжение на землю, тем самым контролируя любую подключенную нагрузку.

Типы транзисторов

Помимо транзисторов типа BJT, есть еще много других. Следующая диаграмма обобщает всю концепцию.

Классификацию транзисторов можно понять, просмотрев приведенную выше древовидную диаграмму. Транзисторы в основном делятся на два типа; это биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET).

BJT снова подразделяются на транзисторы NPN и PNP.

Полевые транзисторы подразделяются на JFET и MOSFET. Переходные полевые транзисторы подразделяются на N-канальный JFET и P-канальный JFET в зависимости от их функции.MOSFET-транзисторы подразделяются на режим истощения и режим улучшения.

Опять же, транзисторы режима обеднения и улучшения подразделяются на N-канальный JFET и P-канал.

Применение транзистора

Что касается приложений, то альтернативы транзистору нет. Почти все цифровые устройства состоят из него.

Современные мировые технологии умны. Старые электронные схемы большого размера заменяются интегральными схемами (ИС).

Эти интегральные схемы содержат миллионы транзисторов.Ваш мобильный телефон и ноутбуки работают на интеллектуальных процессорах, которые представляют собой интегральные схемы и содержат миллиарды транзисторов. Ниже приведены некоторые применения транзистора:

1 — Для усиления тока можно использовать транзистор. Это связано с тем, что небольшое изменение тока базы вызывает большое изменение тока коллектора.

Пример: микрофон
Звуковые волны, подаваемые в микрофон, вызывают вибрацию диафрагмы микрофона. Электрическая мощность микрофона изменяется в зависимости от звуковых волн.

В результате ток базы изменяется из-за небольшого переменного напряжения, создаваемого микрофоном. Небольшое изменение тока базы вызывает большое изменение тока коллектора.

В громкоговоритель течет переменный ток коллектора. Там он превращается в звуковые волны, соответствующие исходным звуковым волнам.

Частоты обеих волн эквивалентны, но амплитуда звуковой волны из громкоговорителя выше, чем звуковые волны, подаваемые в микрофон.

2-Транзистор как переключатель
Первый пример: выключатель со светом
Схема предназначена для зажигания лампы при ярком освещении и выключения в темноте.

Одним из компонентов делителя потенциала является светозависимый резистор (LDR). Когда он помещен в ТЁМНОСТЬ, его сопротивление велико. Транзистор выключен.

Когда LDR освещается ярким светом, его сопротивление падает до небольшого значения, что приводит к увеличению напряжения питания и увеличению тока базы.Транзистор включается, коллекторный ток течет, лампочка загорается.

Второй пример: тепловой выключатель
Одним из важных компонентов цепи теплового выключателя является термистор.

Термистор — это тип резистора, который реагирует на окружающую температуру. Его сопротивление увеличивается при низкой температуре и наоборот.

Когда термистор нагревается, его сопротивление падает, и большая часть напряжения питания падает на резистор R.Базовый ток увеличивается с последующим большим увеличением тока коллектора. Т

Лампочка загорится и включится сирена. Эта конкретная схема подходит как система пожарной сигнализации.

Заключение

Таким образом, транзистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое в качестве усилителя или электронного переключателя.

• Он имеет три рабочих региона: активный, отключенный и насыщенный.
• Используется как усилитель в активной области и как переключатель в областях отсечки и насыщения.
• Может также использоваться как резистор в области насыщения.
• Используя мультиметр, вы можете проверить его, чтобы решить, хороший он или плохой.
• Вы также можете различать NPN и PNP с помощью цифрового мультиметра.
• Современный мир возможен только благодаря интегральным схемам. И во всех интегральных схемах есть транзисторы.

Это все, что я знаю об основах работы с транзисторами. Надеюсь, это вам помогло.

Спасибо и хорошо проводите время.

---

Другие полезные сообщения:

index-of.es/

 Название Размер
 Android / -
 Галерея искусств/                  -
 Атаки / -
 Переполнение буфера / -
 C ++ / -
 CSS / -
 Компьютер / -
 Конференции / -
 Растрескивание / -
 Криптография / -
 Базы данных / -
 Глубокая сеть / -
 Отказ в обслуживании/            -
 Электронные книги / -
 Перечисление / -
 Эксплойт / -
 Техники неудачной атаки / -
 Судебно-медицинская экспертиза / -
 Галерея / -
 HTML / -
 Взломать / -
 Взлом-веб-сервер / -
 Взлом беспроводных сетей / -
 Взлом / -
 Генератор хешей / -
 JS / -
 Джава/                         -
 Linux / -
 Отмыкание/                  -
 Журналы / -
 Вредоносное ПО / -
 Метасплоит / -
 Разное / -
 Разное / -
 Протоколы сетевой безопасности / -
 Сеть / -
 ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ/                           -
 Другое / -
 PHP / -
 Perl / -
 Программирование / -
 Python / -
 RSS / -
 Rdbms / -
 Обратный инжиниринг/          -
 Рубин/                         -
 Сканирование сетей / -
 Безопасность/                     -
 Захват сеанса / -
 Снифферы / -
 Социальная инженерия/           -
 Поддерживает / -
 Системный взлом / -
 Инструменты/                        -
 Учебники / -
 UTF8 / -
 Unix / -
 Вариос-2 / -
 Варианты / -
 Видео/                       -
 Вирусы / -
 Окна / -
 Беспроводная связь / -
 Xml / -
 z0ro-Репозиторий-2 / -
 z0ro-Репозиторий-3 / -
 

Электронное МФУ для чайников, 2-е издание

Введение 1

Об этой книге 2

Глупые предположения 4

Значки, использованные в этой книге 5

За пределами книги 5

Куда двигаться дальше 5

Книга 1: Начало работы в электронике 7

Глава 1. Добро пожаловать в электронику 9

Что такое электричество? 10

Но что такое электричество на самом деле? 12

Что такое электроника? 14

Что можно делать с электроникой? 16

Создание шума 16

Создание света 17

Передача в мир 17

Вычислительная техника 17

Заглядывание внутрь электронных устройств 18

Глава 2: Понимание электричества 21

Размышления о чудесах электричества Взгляд 22

для электричества 23

Пиринг внутри атомов 24

Изучение элементов 25

Учет ваших зарядов 26

Проводники и изоляторы 27

Понимание тока 28

Понимание напряжения 29

Сравнение постоянного и переменного тока 32

Понимание мощности

Глава 3: Создание лаборатории сумасшедшего ученого 37

Создание лаборатории сумасшедшего ученого 38

Оборудование лаборатории сумасшедшего ученого 40

Основные ручные инструменты 41

Увеличительные очки 43

Третьи руки и хобби тиски 44

9 0002 Паяльник 46

Мультиметр 47

Макетная плата без пайки 48

Провод 49

Батареи 51

Другие запасные части 52

Запасы основных электронных компонентов 53

Резисторы 54

Конденсаторы 55

55

Светодиоды 56

Транзисторы 56

Интегральные схемы 58

И последнее 59

Глава 4: Безопасность 61

Столкновение с реальностью электрических опасностей 62

Бытовой электрический ток может убить вас ! 62

Даже относительно небольшое напряжение может повредить вам 64

Иногда напряжение прячется в неожиданных местах 64

Другие способы безопасности 66

Обеспечение безопасности под рукой 68

Защита вашего оборудования от статических разрядов 69

Глава 5 : Чтение принципиальных схем 71

Представление простой принципиальной схемы 72

Компоновка цепи 73

Подсоединение или отказ от подсоединения 74

Просмотр часто используемых символов 75

Упрощение подключения заземления и питания 77

Маркировка компонентов на принципиальной схеме 80

Представление интегральных схем на принципиальной схеме 82

Глава 6: Строительные проекты 85

Анализ процесса создания электронного проекта 86

Представление вашего проекта 87

Проектирование вашей схемы 89

Создание прототипа вашей схемы t на макетной плате без пайки 94

Понимание того, как работают макеты без пайки 95

Компоновка схемы 96

Сборка схемы подбрасывания монеты на макетной плате без пайки 98

Что делать, если она не работает? 104

Создание вашей схемы на печатной плате (PCB) 105

Понимание того, как работают печатные платы 105

Использование готовой печатной платы 106

Создание схемы подбрасывания монеты на печатной плате 108

Поиск корпуса для вашего Схема 113

Работа с коробкой проекта 115

Установка схемы подбрасывания монеты в коробке 116

Глава 7: Секреты успешной пайки 123

Понимание того, как работает пайка 123

Обеспечение того, что вам нужно для пайки 124

Покупка паяльника 125

Запасы припоя 126

Прочие полезности 127

Подготовка к пайке 128

Пайка твердого припоя 129

Проверка работы 132

Глава Демонтаж 133

8. Измерительные схемы с помощью мультиметра 135

Взгляд на мультиметры 135

Что измеряет мультиметр 138

Амперметр 138

Вольтметр 139

Омметр 141

Другие измерения 141

Схематические обозначения функций мультиметра 141

Использование мультиметра 142

Измерительный ток 144

Измерение напряжения Измерение сопротивления 147

Глава 9: Улавливание волн с помощью осциллографа 149

Основные сведения об осциллографах 150

Изучение форм сигналов 152

Калибровка осциллографа 155

Работа с отображением сигналов с помощью электронных компонентов 157 Book 2: 2

Глава 1: Работа с основными схемами 163

Что такое схема? 164

Использование батарей 166

Создание схемы лампы 168

Проект 1: Простая схема лампы 169

Детали 169

Шаги 170

Работа с переключателями 171

Множество способов включения переключателя 171

Изготовление соединения с полюсами и бросками 172

Построение переключаемой цепи лампы 175

Проект 2: Лампа, управляемая переключателем 176

Детали 177

Шаги 177

Общие сведения о последовательных и параллельных цепях 178

Построение последовательной цепи лампы 180

Проект 3: Последовательная цепь лампы 180

Детали 181

Шаги 182

Создание параллельной цепи лампы 182

Проект 4: Параллельная цепь лампы 183

Детали 184

Шаги 184

Последовательные переключатели и параллельный 185

Построение цепи последовательного переключателя 186

Проект 5 : Цепь последовательного переключателя 187

Детали 188

Шаги 188

Построение схемы параллельного переключателя 189

Проект 6: Параллельная цепь переключателя 190

Детали 191

Шаги 191

Переключение между двумя лампами 192

Проект 7: Управление двумя лампами с помощью одного переключателя 193

Частей 194

Шагов 194

Создание трехходового переключателя фонарей 195

Проект 8: Трехходовой переключатель света 197

Детали 197

Шаги 198

Реверс Полярность 198

Проект 9: Схема переключения полярности 199

Детали 200

Шаги 200

Глава 2: Работа с резисторами 203

Что такое сопротивление? 204

Измерение сопротивления 204

Взгляд на закон Ома 206

Введение в резисторы 208

Считывание цветовых кодов резистора 209

Считывание значения резистора 210

Понимание допуска резистора 213

Понимание номинальной мощности резистора

a Резистор 215

Проект 10: Использование токоограничивающего резистора 215

Детали 216

Шагов 216

Объединение резисторов 217

Последовательное объединение резисторов 218

Параллельное объединение резисторов 218

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Объединение резисторов последовательно и параллельно 221

Проект 11: Последовательные и параллельные резисторы 222

Детали 222

Шагов 223

Разделение напряжения 225

Разделение напряжения с помощью резисторов 226

Проект 12: Схема делителя напряжения cuit 227

Детали 227

Шаги 228

Изменение сопротивления с помощью потенциометра 229

Глава 3: Работа с конденсаторами 233

Что такое конденсатор? 233

Подсчет емкости 236

Считывание значений конденсаторов 238

Конденсаторы различных размеров и форм 240

Расчет постоянных времени для цепей резистор / конденсатор 243

Объединение конденсаторов 245

Параллельное соединение конденсаторов серия 246

Начало работы конденсаторов 247

Зарядка и разрядка конденсатора 248

Проект 13: Зарядка и разрядка конденсатора 249

Детали 250

Шаги 250

Блокировка постоянного тока при прохождении переменного тока 252

Проект Постоянный ток 254

Детали 255

Шаги 255

Глава 4: Работа с индукторами 257

Что такое магнетизм? 258

Север и юг магнетизма 259

Размышление о постоянных магнитах 260

Исследование электромагнитов 260

Индуктивный ток 261

Индуктивность и искусство сопротивления изменениям 262

Что касается Генри 264

Постоянные времени 264

Расчет индуктивного реактивного сопротивления 266

Объединение индукторов 267

Запуск индукторов 268

Глава 5: Работа с диодами и светодиодами 269

Что такое полупроводник? 270

Допинг: это не только для спортсменов 272

Понимание pn-переходов 274

Знакомство с диодами 275

Множество типов диодов 277

Выпрямительные диоды 277

Сигнальные диоды 278

Стабилители 2 для блокировки обратной полярности 280

Проект 15: Блокирование обратной полярности 281

Детали 282

Шаги 282

Запуск выпрямителей в работу 283

Строительные схемы выпрямителей 285

Проект 16: Выпрямительные схемы 286

частей 287

Знакомство с светоизлучающими диодами 288

Использование светодиодов для определения полярности 291

Проект 17: Детектор полярности светодиодов 291

Детали 292

Шаги 292

Глава 6: Работа с транзисторами 295

99 9000 Big3 Дело о транзисторах? 296

Почему были изобретены транзисторы? 296

Заглянем внутрь транзистора 298

Изучение характеристик транзистора 300

Усиление с помощью транзистора 302

Использование транзистора в качестве переключателя 306

Схема драйвера светодиода 308

Проект 18: Транзисторный драйвер светодиода 309

Детали 310

Шаги 311

Рассмотрение простой схемы затвора НЕ 312

Создание затвора НЕ 313

Проект 19: затвор НЕ 313

Детали 315

Шаги 315

Осцилляция с транзистором 317

Построение LED Flasher 319

Project 20: LED Flasher 320

Parts 322

Steps 322

Заключение нашего исследования дискретных компонентов 324

Книга 3: Работа с интегральными схемами 325

Глава 1: Введение в интегрированные Схемы 327

Что такое интегральная схема? 328

Взгляд на то, как создаются интегральные схемы 329

Блоки интегральных схем 330

Использование микросхем в схематических диаграммах 333

ИС питания 334

Предотвращение статических и тепловых повреждений 335

Чтение паспортов ИС 336

Популярные интегральные схемы 337

555 Таймер 337

741 и операционный усилитель LM324 338

Регулятор напряжения 78xx 338

Логическое семейство 74xx 338

Глава 2: Чип таймера Fabulous 555 339

Работает 339

Общие сведения о режимах 555 342

Использование 555 в моностабильном (однократном) режиме 342

Рассмотрение типичной моностабильной схемы 555 343

Рассмотрение цепи резистор-конденсатор в моностабильном таймере 344

Расчет временного интервала для моностабильная схема 345

Использование 555 в нестабильном (осцилляторном) режиме 346

Рассмотрение типичной нестабильной схемы 346

Управление временными интервалами в нестабильной схеме 555 348

Расчет рабочего цикла 350

Использование 555 в бистабильном (триггерном) режиме 351

Использование выхода таймера 555 353

Удвоение с помощью двойного таймера 556 355

Создание однократного таймера 358

Проект 21: Схема однократного таймера 555 359

Детали 359

Шагов 360

Создание светодиодного мигающего индикатора 362

Проект 22 : LED Flasher 363

Parts 364

Steps 365

Использование переключателя Set / Reset 366

Project 23: LED Flasher с Set / Reset Switch 367

Parts 368

Steps 369

Создание звукового сигнала 370

Проект 24: Звуковой сигнал 371

Детали 372

Шаги 373

Глава 3: Работа с операционными усилителями 375

9000 2 Обзор операционных усилителей 376

Общие сведения об усилителях с разомкнутым контуром 380

Обзор усилителей с замкнутым контуром 383

Использование операционного усилителя в качестве усилителя единичного усиления 385

Настройка единого повторителя 386

Настройка единого повторителя 386

Использование операционного усилителя в качестве компаратора напряжения 387

Суммирование напряжений 390

Работа с микросхемами операционных усилителей 393

Книга 4: За пределами постоянного тока 395

Глава 1: Переменный ток 397

Что такое переменный ток? 398

Измерение переменного тока 400

Общие сведения об генераторах переменного тока 403

Общие сведения о двигателях 405

Общие сведения о трансформаторах 405

Работа с сетевым напряжением 408

Использование сетевого напряжения в ваших проектах 408

Безопасность с сетевым напряжением 410

, нейтраль и земля 411

Провода и разъемы для работы с сетевым напряжением 413

Использование предохранителей для защиты цепей линейного напряжения 415

Использование реле для управления цепями линейного напряжения 417

Глава 2: Источники питания для зданий 421

Использование адаптера питания 422

Понимание того, что делает источник питания 423

Преобразование напряжения 424

Преобразование переменного тока в постоянный 425

Полупериодный выпрямитель 426

Двухполупериодный выпрямитель 427

Мостовой выпрямитель с фильтром 427

Выпрямленный ток 428

Регулирующее напряжение 430

Глава 3: Понимание радио 433

Понимание радиоволн 434

Передача и прием радио 437

Понимание радиопередатчиков 437

Понимание радиоприемников 438

Понимание радио AM

441 9000 Понимание радио 443

Создание радиоприемника на кристалле 447

Рассмотрение простой радиосхемы на кристалле 447

Сбор деталей 448

Сборка катушки 450

Сборка схемы 452

Установка антенны 454

Подключение к земле 456

Использование кристаллического радио 457

Глава 4: Работа с инфракрасным светом 459

Введение в инфракрасный свет 459

Обнаружение инфракрасного света 461

Проект 25: Простой инфракрасный детектор 463

Детали 463

Шаги 9000 464

Шаги 2 Создание инфракрасного света 464

Создание датчика приближения 466

Создание датчика приближения с общим излучателем 466

Проект 26: датчик приближения с общим излучателем 467

Детали 469

Шаги 469

Создание проксимального коллектора с общим излучателем Детектор 470

Проект 27: Бесконтактный детектор с общим коллектором 471

Детали 472

Шаги 472

Книга 5: Работа с цифровой электроникой 475

Глава 1: Понимание цифровой электроники 477

Аналоговые и цифровые

Отличительные особенности Электроника 478

Понимание двоичного кода 480

Знание ваших систем счисления 480

Счет по единицам 481

Выполнение логики 483

Использование коммутаторов для построения шлюзов 486

Проект 28: Простая схема И 486

Части 487

Шаги 488

Проект 29: AS Реализовать схему ИЛИ 488

Части 489

Шаги 490

Проект 30: Простая схема XOR 490

Части 491

Шаги 492

Глава 2: Получение логики 493

Введение в логику и логику

Глядя на ворота НЕ 495

Глядя на ворота И 496

Глядя на ворота ИЛИ 499

Глядя на ворота NAND 501

Глядя на ворота NOR 502

Глядя на ворота XOR и XNOR 503

De Marvelous De Morgan’s 505

Все, что вам нужно, это NAND (или NOR) 508

Универсальные ворота NAND 508

Универсальные ворота NOR 509

Практика использования программного обеспечения с воротами 510

Глава 3: Работа с логическими схемами 513

Создание логики Затвор с транзисторами 513

Схема затвора НЕ транзистора 514

Проект 31: Транзистор NO T Gate 515

Детали 517

Шаги 517

Транзистор И схема затвора 518

Транзисторная схема затвора NAND 518

Проект 32: Транзисторный затвор NAND 520

Детали 521

Шаги 522

OR транзистор

A схема затвора 523

Схема затвора ИЛИ-НЕ транзистора 523

Проект 33: Затвор транзистора ИЛИ-НЕ 525

Детали 526

Шаги 527

Введение в логические вентили интегральной схемы 528

Представляем универсальные логические вентили серии 4000000 531

Создание проектов с использованием шлюза 4011 Quad NAND с двумя входами 532

Проект 34: шлюз CMOS NAND 534

Детали 536

Шаги 536

Проект 35: CMOS AND Gate 537

Детали 538

Шаги 539

Проект 36: CMOS OR Gate 540

Детали 541

Шаги 542

Проект 37: CMOS NOR Затвор 543

Детали 545

Шаги 545

Глава 4: Работа с триггерами 547

Взгляд на защелки 548

Проект 38: Активный высокий фиксатор 552

Детали 553

Шаги 9000 553

Проект 39: Защелка Active-Low 554

Детали 555

Шаги 556

Взгляд на защелки с воротами 557

Проект 40: Защелка D с воротами 560

Детали 561

Шаги 561

Введение в триггеры 563

Project 41: AD Flip-Flop 566

Parts 567

Steps 568

Project 42: Toggle Flip-Flop 570

Parts 571

Steps 571

Debouncing a Clock Input 572

Микроконтроллеры 573

Введение в микроконтроллеры 574

Программирование микроконтроллера 575

Работа с выводами ввода / вывода 576

Книга 6: Работа с микропроцессорами Arduino 579

Глава 1: Знакомство с Arduino 581

Знакомство с Arduino UNO 581

Покупка стартового комплекта UNO 584

Установка подключения

UNO к Arduino IDE 584 585

Рассмотрение простого эскиза Arduino 586

Запуск программы Blink 588

Использование вывода цифрового ввода / вывода для управления светодиодом 589

Проект 43: мигание светодиода с помощью Arduino UNO 590

Детали 591

Шаги 591

Глава 2: Создание эскизов Arduino 593

Знакомство с C 594

Создание тестовой схемы 597

Проект 44: Плата для тестирования светодиодов Arduino 597

Детали 598

Шаги 599

Использование комментариев 602

Создание идентификаторов 604

Использование переменных 604900 03

Doing Math 606

Программа, использующая переменные и математику 607

Использование операторов if 609

Использование циклов while 613

Использование циклов For 615

Создание собственных функций 618

Глава 3: Дополнительные уловки Arduino 623

Использование кнопки с Arduino 623

Проверка состояния коммутатора в Arduino 625

Проект 45: светодиодный мигатель Arduino с кнопочным управлением 628

Parts 629

Steps 629

Случайный выбор программ 630

Считывание значения с потенциометра 633

Проект 46: Светодиодный индикатор переменной скорости 635

Детали 636

Шаги 636

Глава 4: Датчик приближения Arduino 639

9000 Finder 639 Использование ультразвукового дальномера

Взгляд на дальномер HC-SR04 640

Генерация импульса запуска 641900 03

Чтение импульсного входа 642

Выполнение математических расчетов 643

Использование ЖК-дисплея 644

Подключение ЖК-дисплея к Arduino 644

Программирование ЖК-дисплея 646

Создание датчика приближения 648

Проект 47: Датчик приближения Arduino

649

Детали 650

Шаги 651

Книга 7: Работа с процессорами Basic Stamp 655

Глава 1: Знакомство с BASIC Stamp 657

Представляем BASIC Stamp 657

Покупка BASIC Stamp

659 плата BASIC Stamp HomeWork 660

Подключение к контактам ввода / вывода BASIC Stamp 662

Установка BASIC Stamp Windows Editor 664

Подключение к BASIC Stamp 665

Написание вашей первой программы PBASIC 667

Проект 48: Hello, World ! 669

Детали 669

Шаги 669

Мигание светодиода с помощью BASIC Stamp 670

Project 49: Светодиодный мигающий сигнал 672

Детали 673

Шагов 673

Глава 2: Программирование в PBASIC

000 675

0 PBASIC 676

Создание тестовой схемы 677

Проект 50: плата для тестирования светодиодов 677

Детали 679

Шаги 679

Мигание светодиодов 681

Использование комментариев 683

Создание имен 684

Использование констант Присвоение имен выводам ввода / вывода 686

Использование переменных 688

Выполнение математики 691

Использование операторов If 692

Использование циклов DO 695

Использование циклов FOR 698

Глава 3: Дополнительные приемы программирования на PBASIC 9000 9000 Использование кнопки со штампом BASIC 703

Проверка состояния коммутатора в PBASIC 705

Проект 51: светодиодный мигающий индикатор с кнопочным управлением 707

Детали 709

Шаги 709

Случайный выбор программ 711

Считывание значения с потенциометра 715

Проект 52: Использование потенциометра для управления миганием светодиодов 719

Детали 720

Шаги 721

Использование подпрограмм и команды GOSUB 722

Глава 4: Добавление звука и движения к вашим проектам BASIC Stamp 725

Использование пьезо-динамика с BASIC Stamp 725

Команда FREQOUT 726

Тестирование пьезо-динамика 727

Проект 53: Создание звука с помощью пьезо-динамика 728

Детали 729

Шаги 729

Игра со звуковыми эффектами 731

Использование сервопривода с BASIC Stamp 736

Подключение сервопривод к BASIC Stamp 736

Программирование сервопривода в PBASIC 738

Building сервопривод 741

Проект 54: Использование сервопривода с BASIC Stamp 742

Детали 743

Шаги 744

Книга 8: Работа с Raspberry Pi 747

Глава 1: Представляем Raspberry Pi 749

99 Представляем Raspberry Pi 750

с учетом версий Raspberry Pi 751

Настройка Raspberry Pi 753

Установка операционной системы Raspbian 754

Вход в Raspberry Pi 755

Понимание файловой системы 756

Исправление клавиатуры

Написание вашей первой программы Raspberry Pi 762

Исследование портов GPIO 765

Подключение светодиода к порту GPIO 766

Мигание светодиода в Python 766

Настройка IDLE для корневых привилегий 768

Создание Raspberry Pi70 9000 LED Flasher

Проект 55: мигание светодиода на Raspberry Pi 770

P arts 771

Шаги 771

Глава 2: Программирование на Python 773

Взгляд на Python 774

Создание тестовой схемы 775

Проект 56: Тестовая плата светодиодов Raspberry Pi 776

Части 777 Шаги

777

Мигание светодиодов 779

Использование комментариев 780

Создание идентификаторов 782

Использование констант 783

Использование переменных 784

Создание собственных функций 787

Использование операторов If 790

Использование

циклов For Циклы 796

Просмотр списков Python 799

Глава 3: Чтение цифрового и аналогового ввода 805

Использование порта GPIO для цифрового ввода 805

Проверка состояния коммутатора в Python 808

Проект 57: Нажатие -Кнопочный светодиодный мигатель Raspberry Pi 810

Детали 811

Шаги 812

Чтение аналогового входа 813

Включение SPI на Raspberry Pi 816

Использование MCP3008 в Python 818

Использование пакета mcp3008 819

Проект 58: Светодиодный индикатор переменной скорости 822

Части 823 9000 823

Книга 9: Специальные эффекты 825

Глава 1. Создание цветного органа 827

Исследование проекта цветного органа 828

Понимание того, как работает цветной орган.829

Получение того, что вам нужно для создания Color Organ 830

Сборка Color Organ 831

Использование Color Organ 836

Глава 2: Анимация праздничных огней 839

Знакомство с контроллером ПК ShowTime 840

Взгляд на a Базовая установка Light-O-Rama 842

Понимание каналов и последовательностей 843

Выбор источников света для вашего дисплея 845

Разработка макета 846

Сборка ПК-контроллера ShowTime 847

Подключение контроллера к компьютеру 848

Тестирование контроллер ShowTime для ПК 849

Использование редактора последовательностей Лайт-О-Рамы 852

Понимание последовательностей 853

Создание музыкальной последовательности 854

Визуализация вашего шоу 859

Глава 3: Создание Animatronic Prop Controller 861

Рассмотрение требований Animatronic Prop Cont rol 862

Исследование типичного Animatronic Prop 864

Создание контроллера Prop 868

Программирование контроллера Prop-1 872

Отправка команд модулям RC-4 или AP-16 + 874

Программирование реле RC-4 Модуль управления 875

Выключение всех реле 877

Включение или выключение отдельного реле 877

Установка всех четырех реле одновременно 877

Использование символов для повышения читабельности команд RC-4 878

Пример программы для управления всеми четыре реле RC-4 879

Программирование модуля аудиоплеера AP-16 + 881

Сброс AP-16 + 883

Изменение громкости 883

Воспроизведение определенного файла 884

Ожидание завершения воспроизведения файла 885

Пример программы AP-16 + 886

Программирование датчика движения PIR 887

Просмотр полной программы Jack-in-the-Box 888

Индекс 893

Лоу, Дуг: 9781119320791: Amazon.com: Книги

Расширьте свои знания в области электроники!

Независимо от того, не знаете ли вы резистор от конденсатора или хотите вывести свои базовые навыки электроники на новый уровень, эти девять книг в одном справочнике предоставят вам именно то, что вам нужно, и многое другое! Вы получите четкие объяснения важных концепций, а также увлекательные строительные проекты, включая разработку макета, проектирование схем и создание собственных схем. В этой книге есть все, что вам нужно, от концепции до замысла — так что приступайте к делу!

9 Книги внутри…

• Начало работы в электронике
• Работа с основными электронными компонентами
• Работа с интегральными схемами
• Помимо постоянного тока
• Работа с цифровой электроникой
• Работа с микропроцессорами Arduino
• Работа с BASIC Stamp Процессоры
• Работа с Raspberry Pi ^®
• Специальные эффекты

Расширьте свои знания в области электроники!

Независимо от того, не знаете ли вы резистор от конденсатора или хотите вывести свои базовые навыки электроники на новый уровень, эти девять книг в одном справочнике предоставят вам именно то, что вам нужно, и многое другое! Вы получите четкие объяснения важных концепций, а также увлекательные строительные проекты, включая разработку макета, проектирование схем и создание собственных схем.В этой книге есть все, что вам нужно, от концепции до замысла — так что приступайте к делу!

9 Книги внутри…

• Начало работы в электронике
• Работа с основными электронными компонентами
• Работа с интегральными схемами
• Помимо постоянного тока
• Работа с цифровой электроникой
• Работа с микропроцессорами Arduino
• Работа с BASIC Stamp Процессоры
• Работа с Raspberry Pi ^®
• Специальные эффекты

Об авторе

У Дуга Лоу до сих пор есть набор для экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10.Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и компьютерам, Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

наноэлектроника | Металлургия для чайников

Наноэлектроника — это использование нанотехнологий в электронных компонентах, особенно в транзисторах. Хотя термин нанотехнология обычно определяется как использование технологии размером менее 100 нм, под наноэлектроникой часто подразумевают транзисторные устройства, которые настолько малы, что межатомные взаимодействия и квантово-механические свойства требуют тщательного изучения.В результате существующие транзисторы не подпадают под эту категорию, даже если эти устройства производятся по технологии 45 нм, 32 нм или 22 нм.

Наноэлектроника относится к использованию нанотехнологий в электронных компонентах

В 1965 году Гордон Мур заметил, что кремниевые транзисторы подвергаются непрерывному процессу масштабирования в сторону уменьшения, наблюдение, которое позже было систематизировано как закон Мура. С момента его наблюдения минимальные размеры элементов транзистора уменьшились с 10 микрометров до диапазона 28-22 нм в 2011 году.Область наноэлектроники направлена ​​на то, чтобы обеспечить непрерывную реализацию этого закона за счет использования новых методов и материалов для создания электронных устройств с размерами элементов в наномасштабе.

Объем объекта уменьшается в третьей степени его линейных размеров, а площадь поверхности уменьшается только во второй степени. У этого несколько тонкого и неизбежного принципа есть огромные разветвления. Для сверла нормального размера мощности устройства достаточно, чтобы легко преодолеть любое трение. Однако уменьшение его длины, например, в 1000 раз, уменьшает его мощность на 10003 (коэффициент в миллиард), в то же время уменьшая трение только на 10002 (коэффициент «всего» в миллион).Пропорционально у него в 1000 раз меньше мощности на единицу трения, чем у оригинального сверла. Если исходное отношение трения к мощности было, скажем, 1%, это означает, что меньшее сверло будет иметь трение в 10 раз больше, чем мощность.

На этих схемах показаны «вертикальные» и «угловые» конфигурации молекулярных переходов для механически индуцированного переключения. Исследование показало, что электрическое сопротивление через такое соединение можно «включить» и «выключить», просто нажав (влево), чтобы конфигурация была вертикальной, или потянув соединение так, чтобы конфигурация была наклонной.(Кредит: Изображение любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией Лоуренса Беркли)

По этой причине, в то время как сверхминиатюрные электронные интегральные схемы полностью функциональны, ту же технологию нельзя использовать для создания рабочих механических устройств за пределами шкалы, где силы трения начинают превышать доступную мощность. Как было сказано выше, молекулярная эволюция привела к появлению рабочих ресничек, жгутиков, мышечных волокон и роторных двигателей в водной среде, и все это в наномасштабе. В этих машинах используются увеличенные силы трения на микро- или нанометровом уровне.В отличие от лопасти или пропеллера, которые для достижения толчка зависят от обычных сил трения (сил трения, перпендикулярных поверхности), реснички развивают движение за счет чрезмерного сопротивления или ламинарных сил (сил трения, параллельных поверхности), присутствующих в микро- и наноразмерных размерах. Чтобы построить значимые «машины» в наномасштабе, необходимо учитывать соответствующие силы.

Мировой рынок наноэлектроники оценивается в сотни миллиардов евро, и эта отрасль сегодня является движущей силой развития нанотехнологий.

Мы сталкиваемся с разработкой и проектированием соответствующих машин, а не простых копий макроскопических. Например, одноэлектронные транзисторы, в которых используется транзистор на основе одного электрона. Наноэлектромеханические системы также подпадают под эту категорию. Нанофабрикация может быть использована для создания сверхплотных параллельных массивов нанопроволок в качестве альтернативы индивидуальному синтезу нанопроволок. Помимо небольшого размера и возможности размещения большего количества транзисторов в одном кристалле, однородная и симметричная структура нанотрубок обеспечивает более высокую подвижность электронов (более быстрое движение электронов в материале), более высокую диэлектрическую проницаемость (более высокую частоту) и симметричный электрон / характеристика отверстия

Целью наноэлектроники является обработка, передача и хранение информации с использованием свойств материи, которые существенно отличаются от макроскопических свойств.Соответствующий масштаб длины зависит от исследуемого явления: это несколько нм для молекул, которые действуют как транзисторы или устройства памяти, может быть 999 нм для квантовой точки, где спин электрона используется для обработки информации. Микроэлектроника, даже если размер затвора транзистора составляет 50 нм, не является реализацией наноэлектроники, поскольку не используются новые качественные физические свойства, связанные с уменьшением размера.

Самое маленькое, что может увидеть ваш глаз, может быть шелковое волокно.Представьте себе что-то в тысячу раз меньше, и вы попали в таинственное царство «наномира», где можно производить миллиарды электронных устройств на площади всего в несколько квадратных миллиметров.

Одномолекулярные устройства — еще одна возможность. Эти схемы будут широко использовать молекулярную самосборку, проектируя компоненты устройства для создания более крупной структуры или даже полной системы самостоятельно. Это может быть очень полезно для реконфигурируемых вычислений и может даже полностью заменить существующую технологию FPGA.

Полупроводниковая электроника демонстрирует устойчивое экспоненциальное уменьшение в размерах и стоимости, а также аналогичный рост производительности и уровня интеграции за последние тридцать лет (известный как закон Мура). Последнее является прямым следствием уменьшения размера устройства, что приводит к физическим явлениям, препятствующим работе устройств, работающих с током. Квантовые эффекты и эффекты когерентности, высокие электрические поля, вызывающие лавинный пробой диэлектриков, проблемы рассеивания тепла в плотно упакованных структурах, а также неоднородность примесных атомов и актуальность одиночных атомных дефектов — все это препятствия на нынешнем пути миниатюризации.

Гибкая беспроводная система мониторинга жизненно важных параметров тела со встроенным микроконтроллером.

Эти явления характерны для структур размером несколько нанометров и вместо того, чтобы рассматриваться как препятствие на пути будущего прогресса, могут лечь в основу посткремниевых технологий обработки информации. В частности, под электроникой мы подразумеваем обработку сложных форм электрических волн для передачи информации, как в сотовых телефонах, зондирования и обработки данных, как в компьютерах.Во всем мире используются концепции фундаментальных исследований для поиска нано-решений для этих трех характерных областей применения электроники.

Nanoelectronics дает ответы на вопросы о том, как можно увеличить возможности электронных устройств, уменьшив их вес и энергопотребление. Молекулярная электроника — это новая технология, которая все еще находится в зачаточном состоянии, но она также дает надежду на создание электронных систем действительно атомного масштаба в будущем. Одно из наиболее многообещающих приложений молекулярной электроники было предложено исследователем IBM Ари Авирамом и химиком-теоретиком Марком Ратнером в их статьях 1974 и 1988 годов «Молекулы для памяти, логики и усиления» (см. Мономолекулярный выпрямитель).Была предложена модельная система со спироуглеродной структурой, дающей молекулярный диод размером примерно полнанометра, через который можно было соединить молекулярные провода политиофена.

Продолжаются исследования по использованию нанопроволок и других наноструктурированных материалов в надежде создать более дешевые и более эффективные солнечные элементы, чем это возможно с обычными планарными кремниевыми солнечными элементами. Также проводятся исследования по производству энергии для устройств, которые будут работать in vivo, так называемых био-наногенераторов. Био-нано-генератор — это электрохимическое устройство нанометрового масштаба, подобное топливному элементу или гальваническому элементу, но получающее энергию из глюкозы в крови в живом организме, во многом так же, как организм вырабатывает энергию из пищи.

Тело среднего человека теоретически может генерировать 100 ватт электроэнергии (около 2000 калорий в день) с помощью био-наногенератора. Электроэнергия, генерируемая таким устройством, может приводить в действие устройства, встроенные в тело (например, кардиостимуляторы), или нанороботов, питающихся сахаром. Большая часть исследований, проводимых в области био-наногенераторов, все еще носит экспериментальный характер, и Лаборатория нанотехнологий Panasonic среди них находится на переднем крае.

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

• Скорость охлаждения
  Во время охлаждения аустенита новые кристаллы ОЦК феррита начинают расти во многих точках.Количество начальных точек …
• Fe-Fe3C TTT Диаграмма
  Кривые температурно-временных преобразований соответствуют началу и окончанию преобразований, которые простираются до …
• Явления включений в сталеплавильном производстве
  Один тонна стали, куб со стороной около 0,5 м, содержит от 1012 до 1015 включений, которые могут занимать до …
• Аустенит (гамма-железо)
  Аустенит, также известный как гамма-фаза, железо является металлическим немагнитный аллотроп железа или твердый раствор железа, с…
• Что такое гибридные материалы?
  Гибридные материалы — это композиты, состоящие из двух компонентов на нанометровом или молекулярном уровне. Многие природные материалы …

Дискретные транзисторы — Qorvo

Новые продукты

Ознакомьтесь с последними новинками в нашем портфеле продуктов.

Учить больше

5G инновации

Qorvo прокладывает путь к 5G.

Учить больше

Литейные технологии

Узнайте о наших передовых технологиях в литейном производстве!

Учить больше

Бесплатная электронная книга: 5G RF для чайников, 2-е издание

Будьте готовы к будущему Интернета вещей и мобильной связи.

Учить больше

GaN инновации

Технология GaN

Qorvo помогает вам оставаться на связи и защищать.

Учить больше

Связаться

Свяжитесь с Qorvo по телефону, электронной почте или через форму.

Учить больше

Видение Корво

Наше путешествие к лучшему и более взаимосвязанному завтра.

Учить больше

Блог Qorvo

Ознакомьтесь с последними тенденциями в области радиочастот, практическими статьями, советами по дизайну и многим другим от экспертов Qorvo.

Учить больше

Почему Корво?

Ознакомьтесь с главными причинами, по которым стоит работать в Qorvo.

Учить больше

Как работают полупроводники | HowStuffWorks

Устройство, которое блокирует ток в одном направлении, позволяя току течь в другом направлении, называется диодом .Диоды можно использовать по-разному. Например, устройство, которое использует батареи, часто содержит диод, который защищает устройство, если вы вставляете батареи задом наперед. Диод просто блокирует выход любого тока из батареи, если он перевернут — это защищает чувствительную электронику в устройстве.

Поведение полупроводникового диода не идеально, как показано на этом графике:

Когда смещает в обратном направлении, идеальный диод блокирует весь ток. Настоящий диод пропускает около 10 микроампер — немного, но все же не идеально.А если вы приложите достаточное обратное напряжение (В), соединение разорвется и пропустит ток. Обычно напряжение пробоя намного больше напряжения, чем когда-либо увидит схема, поэтому это не имеет значения.

Когда смещен в прямом направлении , для работы диода требуется небольшое напряжение. В кремнии это напряжение составляет около 0,7 вольт. Это напряжение необходимо для запуска процесса комбинации дырка-электрон на переходе.

Другой важной технологией, связанной с диодом, является транзистор.У транзисторов и диодов много общего.

Транзисторы

Транзистор создается с использованием трех слоев , а не двух слоев, используемых в диоде. Вы можете создать сэндвич NPN или PNP. Транзистор может действовать как переключатель или усилитель.

Транзистор выглядит как два последовательно соединенных диода. Вы можете представить, что через транзистор не может протекать ток, потому что диоды, соединенные спиной к спине, блокируют ток в обоих направлениях. И это правда. Однако, когда вы прикладываете небольшой ток к центральному слою сэндвича , через сэндвич в целом может протекать гораздо больший ток.Это дает транзистору поведение при переключении . Небольшой ток может включать и выключать больший ток.

Кремниевый чип — это кусок кремния, который может содержать тысячи транзисторов. С транзисторами, действующими как переключатели, вы можете создавать логические вентили, а с логическими вентилями вы можете создавать микропроцессорные микросхемы.

Естественный переход от кремния к легированному кремнию, транзисторам и микросхемам — вот что сделало микропроцессоры и другие электронные устройства такими недорогими и повсеместными в современном обществе.Основные принципы удивительно просты. Чудо — это постоянное совершенствование этих принципов до такой степени, что сегодня десятки миллионов транзисторов можно без больших затрат собрать на одном кристалле.

Для получения дополнительной информации о полупроводниках, диодах, микросхемах и многом другом перейдите по ссылкам на следующей странице.